玻璃表面超疏水涂层微结构的构建及性能研究

发布时间：2020-03-22 23:21

【摘要】：超疏水涂层具有良好的疏水性、自清洁性、防雾性等特性,在很多领域具有潜在的应用价值。对于玻璃表面超疏水涂层,不仅需要表面具有超疏水性同时还需兼具良好的透光性。目前在这方面已经有很多研究,但在实际生产应用中还存在一些问题,如缺乏大规模操作性、制备条件苛刻、涂层的稳定性差等。因此,本文将基于简单的溶胶-凝胶法在玻璃表面制备透明度高且稳定性好的超疏水涂层。主要研究内容如下:实验通过单因子变量法探究反应条件对SiO_2纳米球的形成影响,并在玻璃表面上制备SiO_2涂层,经全氟硅烷修饰后,涂层显示了良好的超疏水性。通过TEM和SEM分别表征SiO_2纳米颗粒和涂层表面的微观形貌,并通过接触角测试仪测试涂层的静态接触角以考察表面的润湿性,利用紫外-可见-近红外分光光度计研究SiO_2粒径对涂层透光率的影响。结合涂层的透光率和静态接触角,确定了涂层表面的最佳粒径范围在100 nm-150 nm时,涂层具有良好的透光性(透过率90%)和超疏水性(接触角150o)。为了进一步降低实验成本、减少环境污染,实验选取常用的硅烷偶联剂KH-550、KH-560、KH-570代替全氟硅烷对SiO_2@CH_3-SiO_2复合粒子进行改性并在玻璃表面上制备涂层。通过测量改性后的试样玻璃表面静态接触角得出:改性效果最佳的硅烷偶联剂是KH-550,其改性的最佳用量为0.2 vol.%,经改性后涂层表面的接触角可达到151.7±0.5o,透光率为87%,具有良好的透明度、自清洁性、耐环境性以及防雾性。在此基础上,利用ZIF-8的特殊结构作为模板,通过溶胶-凝胶法制备ZIF-8@CH_3-SiO_2纳米粒子,经修饰剂KH-550改性后喷涂于玻璃表面获得超疏水涂层。涂层的静态接触角达到152±0.5o,滚动角为8±1.2o。涂层的可见光透过率达到90%,具有很好的透光性。通过浸泡试验、长期暴露于室温试验、喷水试验,均显示涂层具有良好的稳定性。同时,该涂层还具有良好的自清洁性以及防雾性能。
【图文】：

接触角,固体表面,液滴,会合点

玻璃表面超疏水涂层微结构的构建及性能研究界面现象，，这种现象在科学技术领域具有很大的影响。润响固体表面浸润性的因素主要有两个方面，一是表面自由种浸润模型进行讨论。 Young’s 方程示，当液体在固体表面上不完全展开时，在液滴的边缘处为平线(固-液界面)和切线(气-液界面)，两条线之间的夹角 θ通过接触角 θ 的大小并不能反映在润湿过程中的能量变化度。

模型图,模型,粗糙表面,接触角

南京航空航天大学硕士学位论文]在 Young’s 方程的理论基础上进行了进一步的几何形貌对液滴没有影响，且液滴的尺寸远大面接触后，会将粗糙表面的凹槽完全填满使表触”。并以此为基础提出液体在粗糙表面上的程：cos cosr r 角，θ 为本征接触角，r 为粗糙度(r ≥ 1)。We积要大于表观几何上观察到的接触面积，可以面粗糙度增加时，亲水表面(θ < 90o)的表观接触大[14]。因此，改变固体表面的润湿性，不能仅气相沉积在光滑的玻璃表面上，经测试得出的接触角最低为 119o，即被认为是具有最低表面
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ171.68

【参考文献】