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《湖北大学》 2016年
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聚二甲基硅氧烷/微纳米复合超疏水涂层的制备与性能研究

江存  
【摘要】:自然界存在着许多千奇百怪,不可思议的表面现象。荷叶因其出淤泥而不染的特殊表面现象而引起了学者们的广泛关注,并得到了深入研究。类荷叶表面因具有高静态接触角和低滚动角能在水的作用下将附着在其表面的灰尘等微小颗粒带走从而使表面保持洁净。以此为启发而制备出的水性超疏水自清洁涂层在自清洁、油水分离、无损运输、防结冰等方面有着广泛的应用,有效节约了资源和成本。目前制备自清洁涂层的方法各种各样,但这些方法存在制备成本高、操作困难或难以大范围制备等问题。探索一种简易方便的制备方法对水性自清洁涂层的实际应用具有重要意义。本文以低表面能的有机硅和传统丙烯酸的混合乳液为成膜物质,以亲水性二氧化硅纳米粒子或碳酸钙微米粒子构造粗糙结构,通过对表面适当修饰成功制备出超疏水水性自清洁涂层,具体研究内容概括如下:(1)采用传统的乳液聚合的方法制备了有机硅的高聚物PDMS2250,表征了其粒径、化学组成、结构和润湿性等。并将其与传统丙烯酸乳液混合后在洁净得载玻片上成膜,分析了混合乳液涂膜的润湿性,实验发现,PDMS2250乳液中混入丙烯酸乳液后,涂膜的润湿性未发生较大变化。(2)以水为分散剂,将亲水性二氧化硅纳米粒子和碳酸钙微米粒子分别充分分散,用透射电镜(TEM)和动态光散射仪(DLS)表征了粒子的形貌和水合粒径。在PDMS2250与丙烯酸的混合乳液中分别加入不同百分比的亲水性二氧化硅纳米粒子、碳酸钙微米粒及亲水性二氧化硅和碳酸钙混合粒子,探讨了不同配比下的成膜性能。结果表明,适量粒子的加入可以有效构造和调控表面粗糙结构,制备具有超疏水功能的自清洁涂层。(3)对PDMS2250、丙烯酸、亲水性气相二氧化硅的混合体系进行了进一步的研究。研究发现,由于部分亲水性的气相二氧化硅裸露在表面,不能被低表面能的PDMS2250乳液完全覆盖,导致涂膜虽然有较大的静态接触角,但滚动角较大,涂膜不具备自清洁的性能。通过对涂膜进行进一步的化学气相沉积(CVD)处理,使涂层表面覆盖一层低表面能的含氟物质而具有超疏水自清洁性。
【学位授予单位】:湖北大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TB306

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