| 题名 | 环境友好水性超疏水、超双疏涂层的制备及性能研究 |
| 作者 | 李亚斌 |
| 答辩日期 | 2019 |
| 导师 | 赵霞 |
| 关键词 | 超疏水 超双疏 水性 二氧化硅 硅烷 |
| 学位名称 | 硕士 |
| 英文摘要 | 受自然界中“荷叶效应”的启发,仿生超疏水和超双疏涂层的制备及应用受到学术界和工业界的广泛关注。超疏水涂层和超双疏涂层具有优异的超疏水和超双疏特性,在自清洁、油水分离、防结冰、防腐等领域具有广泛的应用前景。然而,目前超疏水涂层和超双疏涂层均存在制备方法污染严重和机械稳定性差等瓶颈问题,严重制约了其实际应用。因此,制备环境友好而且稳定的超疏水和超双疏涂层具有实际意义。为此,本论文采用全水性体系制备了水性超疏水涂层和超双疏涂层。主要研究结果如下:首先,在全水性体系中,通过水解、缩合十六烷基三甲氧基硅烷（HDTMS）和正硅酸乙酯（TEOS）对SiO2进行表面修饰,制得了均匀的十六烷基聚硅氧烷（HD-POS）改性的SiO2纳米粒子（SiO2@HD-POS）悬浮液;其次,将聚氨酯（PU）溶液和SiO2@HD-POS悬浮液依次喷涂在玻璃基底上,制备了PU/SiO2@HD-POS超疏水涂层。该涂层具有:优异的超疏水特性,涂层对水的接触角为163.8°,滚动角为3.7°;优异的机械稳定性,经砂纸摩擦150次和胶带剥离200次的涂层均保持其超疏水特性;良好的化学稳定性和热稳定性,涂层可以耐受不同腐蚀性溶液和有机溶剂的浸泡以及紫外辐射;优异的自修复性能,涂层经9次O2等离子体处理后仍然可以恢复其超疏水特性（CA=153.7°）;良好的防结冰性能,在户外（温度为-15℃,相对湿度为54%）,静态实验中涂层可将结冰时间延迟大约30 min,动态实验中涂层表面无冰的形成。与超疏水涂层相比,超双疏涂层不仅超疏水而且超疏油,因此,超双疏涂层的表面能更低、制备更困难,但其应用范围更广泛。在水性超疏水涂层的研究基础上,同样采用全水性体系,通过水解、缩合全氟癸基三乙氧基硅烷（PFDTES）和TEOS制备了全氟癸基聚硅氧烷（fluoro-POS）改性的SiO2（SiO2@fluoro-POS）悬浮液,进一步制备了PU/SiO2@fluoro-POS超双疏涂层。该涂层具有:优异的超双疏特性,涂层对水的接触角和滚动角分别为170.5°和1.0°,对正十六烷的接触角和滚动角分别为163.8°和7.0°;优异的机械稳定性,纸摩擦和胶带剥离200次以及水压冲刷60 min后涂层均保持其超双疏特性;优异的化学稳定性,涂层在不同腐蚀性溶液和有机溶剂浸泡以及紫外辐射过程中非常稳定;优异的热稳定性,涂层可以耐受400℃的高温和沸水浸泡处理;良好的防结冰性能,在户外（温度为-10℃,相对湿度为48%）,静态实验中镁铝（Mg-Al）合金基底上的超双疏涂层可以将结冰时间延迟大约16 min,动态实验中超双疏涂层表面无冰的形成。本论文解决了制约超疏水、超双疏涂层实际应用的瓶颈问题,采用全水性体系制备了稳定的超疏水和超双疏涂层,详细研究了其稳定性,并探索了涂层在防结冰方面的应用,为制备环境友好超疏水、超双疏涂层提供一种新思路。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 73 |
| URL标识 | 查看原文 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.lut.edu.cn/handle/2XXMBERH/95287]  |
| 专题 | 兰州理工大学 |
| 作者单位 | 兰州理工大学 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 李亚斌. 环境友好水性超疏水、超双疏涂层的制备及性能研究[D]. 2019. |
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