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《浙江大学》 2015年
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含氟纳米杂合涂层的制备及其超疏水与防覆冰性能

唐永强  
【摘要】:超疏水表面是指材料表面稳定的水接触角要大于150°,滚动接触角小于10°。超疏水表面的形成是纳微复合型的粗糙结构和疏水型化学基团共同作用的结果。由于具有特殊的表面润湿性能,超疏水材料被广泛应用于防污涂料、抗菌涂层、海洋涂料、织物“三防”整理剂、生物相容性材料、自清洁材料等各种领域。如何高效构建超疏水表面,并拓展其在一些新兴领域的应用成为研究者们关注的焦点。本文采用工艺简单的溶胶凝胶法,以纳米硅溶胶、甲基三乙氧基硅烷(MTES)以及全氟己基磺酰氨丙基三乙氧基硅烷(HFTES)为原料,通过共水解缩合反应,制备了含氟纳米杂合涂层材料,研究了其超疏水/疏油自清洁性能及低温超疏水防覆冰性能。通过SEM, AFM及XPS等手段对纳米杂合涂层进行分析,发现含氟基团在涂层表面具有明显的富集现象,随着硅溶胶含量的增加,涂层表面呈现不同尺度的粗糙结构。随着HFTES含量的增加,表面具有不同的化学组成。进一步通过接触角测试,研究了表面粗糙度和HFTES含量对涂层润湿性能的影响,发现当硅溶胶含量为达到30 wt%以上时,可形成纳微复合粗糙结构,此时若HFTES含量高于6 wt%,所制备的含氟纳米杂合涂层的水静态接触角达到166°,接触角滞后和滚动角均小于5°,具有超疏水性能。当HFTES含量继续增加至30 wt%时,涂层对水、乙二醇、正十六烷、二碘甲烷的静态接触角分别为166°,143°,102°,136°,该涂层还表现出优异的油下超疏水性能和明显的抗血液与蛋清粘附性能,表现出优异的多重疏液性能。对制备的纳米杂合涂层进一步开展了低温超疏水与防覆冰性能的研究,发现较高的氟含量下涂层可表现出优异的低温超疏水性能,HFTES含量为30 wt%和40 wt%的涂层在-20℃的低温环境下,对水的静态接触角大于160°,且滚动角小于10°,表现出优异的低温超疏水性能,而HFTES含量为6 wt%和10 wt%的杂合涂层则会在此温度下则丧失超疏水性能。在-20℃的低温环境下,当HFTES的含量在30 wt%和40 wt%时,制备的超疏水涂层可以有效延长结冰时间达到1760s以上,具有较优异的低温防覆冰性能。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TB306

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