纳米杂化氟硅共聚物的合成及疏水透明涂层的构筑

发布时间：2022-02-14 14:49

　　润湿性作为固体表面的一个重要性质,由微观形貌和化学组成两方面所决定。根据“仿荷叶”的设计理念,固体表面使用无机-有机纳米杂化材料可以有效改变其表层的微观多维粗糙度,而低表面能聚合物又可有效降低涂层表面能,这一仿生设计思路一直是构筑超疏水涂层领域的研究热点。超疏水涂层除了自身的疏水、疏油性外,还具有自清洁、减阻、防污和抗粘性,对生物、工程、工业等领域具有重要意义。鉴于此,以低表面能含氟聚合物作疏水疏油组分,首先利用分子设计将含氟链节接枝或修饰在有机硅聚合物结构中,再通过氟硅聚合物分子中的多烷氧硅基与纳米硅源——正硅酸乙酯的水解缩聚,从而制得了一系列新型纳米杂化氟硅聚合物,而且将该系列聚合物负载于玻璃基质表面,进而又构筑了一系列功能化（超）疏水透明涂层。论文具体研究内容和结果如下:1.反应性纳米杂化氟硅树脂低聚体的合成、成膜形态与应用（1）将纳米硅源正硅酸乙酯（TEOS）与1,2-双（三乙氧基硅）乙烷（BTESE）先水解缩聚制成透明状纳米硅溶胶芯核,再将其与全氟烃基三烷氧基硅烷（PFOTES）水解共缩聚,制得了一种纳米杂化氟硅树脂（FSi@SiO₂-1）;将其用氟醚溶... 

【文章来源】：陕西科技大学陕西省

【文章页数】：143 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号说明
1 文献综述
    1.1 引言
    1.2 超疏水的发展历史
    1.3 构筑超疏水涂层的局限性
    1.4 超疏水技术研究的突破进展
    1.5 超疏水的表面热力学
    1.6 超疏水涂层的制备方法
        1.6.1 自上而下法
        1.6.2 自下而上法
        1.6.3 自下而上和自上而下法的结合
    1.7 超疏水表面的耐久性
        1.7.1 物理稳定性
        1.7.2 化学稳定性
    1.8 课题的提出、方案及其研究意义
2 反应性纳米杂化氟硅树脂低聚体的合成、成膜形态与应用
    2.1 试剂和仪器
        2.1.1 试剂与原材料
        2.1.2 主要仪器
    2.2 实验部分
        2.2.1 低表面能纳米杂化氟硅树脂FSi@SiO_2-1 的合成
        2.2.2 低表面能纳米杂化氟硅树脂FSi@SiO_2-2 的合成
        2.2.3 低表面能纳米杂化氟硅树脂FSi@SiO_2-3 的合成
        2.2.4 低表面能纳米杂化氟硅树脂FSi@SiO_2-4 的合成
        2.2.5 产物及中间体的结构表征和物化性能测定
        2.2.6 处理后涂层的应用性能测试
        2.2.7 单晶硅表面FSi@SiO_2 膜的表面化学组成和微观形貌观察
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 关于FSi@SiO_2 树脂的设计与合成
        2.3.2 FSi@SiO_2-1的结构、形貌及其应用性能
        2.3.3 FSi@SiO_2-2 的结构、形貌及其应用性能
        2.3.4 FSi@SiO_2-3 的结构、形貌及其应用性能
        2.3.5 FSi@SiO_2-4 的结构、形貌及其应用性能
    2.4 小结
3 含C-羟基氟硅树脂的合成及其构筑的耐磨超疏水涂层
    3.1 试剂和仪器
        3.1.1 试剂与原材料
        3.1.2 主要仪器
    3.2 实验部分
        3.2.1 前体γ-羟乙基氧丙基三甲氧基硅烷的合成
        3.2.2 含C-羟基氟硅树脂的合成
        3.2.3 产物及前体物质的结构表征和物化性能表征
        3.2.4 修饰后玻璃表面的应用性能测试
        3.2.5 FSi-OH膜的表面化学组成和微观形貌观察
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 FSi-OH氟硅树脂合成工艺条件的探讨
        3.3.2 FSi-OH树脂的存在形态和粒径分布
        3.3.3 TMS-OH和 FSi-OH的结构表征
        3.3.4 FSi-OH氟硅树脂内纳米的晶形分析
        3.3.5 FSi-OH涂层的化学组成分析
        3.3.6 FSi-OH微观形貌观察
        3.3.7 FSi-OH在玻璃表面的成膜作用机理
        3.3.8 FSi-OH涂层应用性能的研究
    3.4 小结
4 环保型POSS杂化含氟丙烯酸酯共聚物的合成及其性能的研究
    4.1 试剂和仪器
        4.1.1 试剂与原材料
        4.1.2 主要仪器
    4.2 实验部分
        4.2.1 含氟丙烯酸酯共聚物的的合成
        4.2.2 POSS杂化含氟丙烯酸酯共聚物的合成
        4.2.3 产物及前体物质的结构和物化性能表征
        4.2.5 超疏水涂层的制备
        4.2.6 PFPEM-POSS膜的微观形貌和表面化学组成
        4.2.7 PFPEM-POSS涂层的应用性能测试
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 关于PFPEM-POSS的合成和设计
        4.3.2 PFPEM-POSS的结构表征
        4.3.3 PFPEM-POSS的晶形分析
        4.3.4 PFPEM-POSS的热性能分析
        4.3.5 PFPEM-POSS涂层的微观形貌观察和表面分析
        4.3.6 POSS杂化含氟丙烯酸酯共聚物(PFPEM-POSS)的合成工艺条件探讨
        4.3.7 PFPEM-POSS涂层应用性能研究
    4.4 小结
5 结论
    5.1 结论
    5.2 创新点
致谢
参考文献
攻读博士期间研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]仿生超疏水棉织物的制备与表面分析[J]. 王前进,安秋凤,刘岳,李献起,袁俊敏.  高分子材料科学与工程. 2010(04)
[2]Synthesis and characterization of poly（methyl methacrylate-co-polyhedral oligomeric silsesquioxane） hybrid nanocomposites[J]. Ben Hong Yang~(a,c) Hong Yao Xu~(a,b,*) Cun Li~a Shan Yi Guang~b a School of Chemistry and Chemical Engineering,Anhui University,Hefei 230039,China b College of Material Science and Engineering & State Key Laboratory of Chemical Fibers and Polymeric Materials,Donghua University,Shanghai 200051,China c Department of Chemical and Material Engineering,Hefei University,Hefei 230022,China.  Chinese Chemical Letters. 2007(08)
[3]溶胶凝胶法制备β-环糊精聚合物/二氧化钛有机-无机杂化材料[J]. 毋登辉,高子伟,高玲香,张彩云,王高峰.  化学学报. 2006(08)

博士论文
[1]纤维表面聚硅氧烷膜的组装与功能化[D]. 王前进.陕西科技大学 2010



本文编号：3624759