氟硅树脂共混复配对透明疏水涂层性能的影响

[目的]采用低表面能且耐候性较好的氟硅树脂(FSi)作为基底材料,与光泽度较好的双酚A型环氧丙烯酸树脂(EPA)或者环氧树脂(E51)共混,制备出适用于玻璃基底的透过率高、力学性能好的疏水涂层,探讨不同树脂配比对涂层性能的影响。[方法]通过扫描电镜、接触角测量仪、紫外可见分光光度计、附着力拉拔测试仪和铅笔硬度计,对涂层进行性能测试及微观形貌表征。[结果]随着FSi含量的增大,涂层性能会受到一定影响。FSi与E51复配的效果优于FSi与EPA复配。当FSi与E51的质量比为1∶1时,涂层的附着力可达6.16 MPa,铅笔硬度3H,水接触角124.98°,透过率在可见光波长范围内可达70%以上,吸水率则只有3%~6%,磨损后的质量损失最小且水接触角仍维持在105°左右。[结论]以氟硅树脂为基底复配环氧树脂作为成膜物,可以提高透明疏水涂层的性能,具有较好的应用前景。

TA/SiO_(2)疏水涂层及其对混凝土抗侵蚀性能的影响

基于贻贝仿生原理,成功制备了单宁酸(TA)/SiO_(2)疏水涂层,通过设置22组工艺组合,综合水接触角、电通量和表面微观结构,得到了涂层的最优制备工艺.针对最优制备工艺涂层,通过自然扩散试验研究了其对混凝土抗离子渗透性能的影响,并采用磨耗和酸碱腐蚀试验研究了涂层稳定性.结果表明,TA/SiO_(2)疏水涂层表面具有丰富的微纳米结构,水接触角达148.1°,至少能够减少75.31%的离子渗透进入混凝土,且稳定性优良.

原位合成纳米SiO_(2)/聚氨酯光固化疏水涂层及其性能

为提高水性聚氨酯的疏水性和力学性能以扩大其应用范围,使用硅烷偶联剂γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)、正硅酸四乙酯(TEOS)与疏水改性剂十六烷基三甲氧基硅烷(HDTMS),制备了表面带有双键和长链烷烃的疏水改性纳米SiO_(2)分散液,然后加入支链上含硅氧烷的水性聚氨酯(WPU)乳液原位合成了纳米SiO_(2)/聚氨酯光固化疏水涂层。考察了改性纳米SiO_(2)含量对涂层性能的影响。结果表明:当改性纳米SiO_(2)含量占复合涂料质量的25%时,制备的涂层水接触角可达117.4°,24 h吸水率仅为1.1%,热分解温度提升了50℃,同时具有良好的力学性能。

类水黾脚部“凹凸沟壑”结构仿生超疏水涂层的制备与性能

以坡缕石粉为功能颜料,环氧树脂E-44和杜仲胶混合物为成膜物质,在涂有环氧/杜仲胶清漆的表面制备了一层具有类水黾脚部“凹凸沟壑”结构的仿生超疏水涂层。对涂层进行了SEM、FTIR、XRD表征,对C_(3)涂层(坡缕石粉质量分数为25%)进行了水接触角、水滚动角、自清洁性能、抗润湿性能、耐磨性能、耐水性能测试。结果表明,C_(3)涂层表面具有明显的“凹凸沟壑”结构,其静态、动态水接触角分别为153.1°、152.6°,水滚动角为8.8°,具有优异的自清洁性能;C_(3)涂层对泥土浆液、甲基橙溶液和亚甲基蓝溶液具有优良的抗润湿性,接触角均>150°;C_(3)涂层具有良好的基材适用性,涂覆于混凝土、织物棉布、纸张及塑料表面均具有超疏水性能;经过载重为100 g的A4纸循环打磨50次,C_(3)涂层水接触角仍高达151.9°,具有较好的耐磨性能;C_(3)涂层在经过18和24 h浸泡后,其水接触角分别为152.2°和144.4°。

基于疏水涂层改善混凝土防渗抗冻性的效果对比

在黑龙江省等高纬度寒冷地区,冬季降雪频繁,公路路面、桥面上的冰雪较多,出于交通安全和保通需要,降雪前后时常会在路面、桥面上撒布一定数量的除冰盐,容易导致路面、桥面的剥蚀损害,对桥梁混凝土钢筋的使用寿命也有较大影响。在混凝土表面进行疏水处理是改善混凝土防渗及抗冻性的有效措施之一。基于“氟化二氧化硅胶体”类疏水材料进行室内对比试验,确认采取常用涂布方式进行处理,可使混凝土的表面静态接触角达到145°以上,采取两遍喷涂或“先涂刷后喷涂”的方式效果最好。与未进行表面处理的试件相比,吸水率可降低68.3%;在冻融循环次数150次以内时,质量损失率可降低53.3%,100次以内时,抗弯拉强度损失率可降低79.5%。同时在抗盐冻,以及表面疏冰方面也有积极作用。

疏水涂层表面防冰效果的结冰风洞实验研究

采用结冰风洞实验的研究方法,对不同疏水涂层表面的防冰效果进行了研究,建立了综合考虑结冰外形、结冰速率和结冰强度等量化参数的防冰效果评估方法。实验研究表明,硅橡胶的防冰效果并不明显,但添加16烷的硅橡胶却显示出了更好的防冰效果,因此,在高分子涂层中添加小分子材料是一种值得探索的防冰涂层研究方向。疏水涂层只能降低结冰速率,无法完全杜绝材料表面的结冰现象,需要对涂层配方及其防冰机理进行更深入的研究,才能获得更好的防冰效果。研究结果对于防冰理论和技术的发展具有现实的意义。

沥青路面表面用疏水涂层制备与评价

为了提高沥青路面水稳定性,以有机硅树脂和甲基硅酸钠为原料,制备了沥青路面表面用疏水涂层;采用图像法分别测定了涂抹不同配比疏水涂层沥青混合料试块表面与水的接触角,通过吸水率、浸水马歇尔和冻融劈裂试验评价了沥青混合料试样涂抹疏水涂层后水稳定性,使用手工铺砂法和摆氏摩擦系数仪法分析了疏水涂层对沥青路面表面抗滑性的影响。结果表明:涂抹制备的两种疏水涂层试块表面与水的接触角均大于90°,且明显高于未涂抹试块,显示出良好的疏水效果;涂覆两种疏水涂层的沥青混合料试件的吸水率均降低,水稳定性有所改善,但试件表面构造深度和摆值均有一定程度衰减,在实际应用时应综合考虑疏水效果和抗滑性衰减。

纳米SiO_2疏水涂层对纸和纸板性能的影响

目的对牛皮纸及瓦楞纸板进行纳米SiO_2疏水涂层处理后,探讨其对纸或纸板性能的影响。方法将纳米SiO_2和有机硅树脂混合制成疏水涂层,浸渍、喷涂于牛皮纸及瓦楞纸板表面,通过测试纸张接触角及可勃吸水值检验疏水效果,并测试纸张的抗张强度、耐折度、撕裂度、耐破度及检验瓦楞纸板的边压强度、平压强度、戳穿强度等物理性能。结果经表面混合树脂处理的疏水纸张的接触角为88.6°,可勃吸水值大大降低。随着涂层层数的增加,牛皮纸耐破度及瓦楞纸板平压强度均整体随之增长。经双涂层涂饰处理后瓦楞纸板的各物理性能均有较大提高,纳米SiO_2双涂层瓦楞纸板较单涂层瓦楞纸板力学性能更优良。结论纸张及纸板经纳米SiO_2疏水涂层处理后,不仅在一定程度上提高了纸张与纸板的疏水性能,对纸张与纸板的物理性能也有一定程度的改良,为实现纸或纸板的防水包装提供了一定的理论基础与处理方法。

疏水涂层对自酸蚀粘接界面纳米渗漏的影响

目的研究疏水涂层对自酸蚀粘接剂牙本质粘接界面纳米渗漏的影响。方法选择新近拔除的32颗无龋人第三磨牙,去除面釉质暴露牙本质层,随机分为4组,每组设实验组和对照组。对照组分别用Adper Prompt(AP)、i Bond(IB)、Xeno III(XE)和SE Bond(SE)按使用说明常规粘接,Protect liner F树脂修复;实验组于常规粘接后涂布疏水涂层,Protect liner F树脂修复。垂直于粘接界面切割出4个0.9mm×4mm的试件,经显影固定脱矿后,切成超薄切片,经铀、铅染色后于透射电镜下观察银离子的渗入情况。NIH图像分析软件量化比较纳米渗漏值,统计分析。结果 4种粘接剂纳米渗漏值AP>IB>XE>SE,SE组纳米渗漏较小,与其他3组间差异有统计学意义(P<0.05)。疏水涂层运用后与粘接层紧密结合,粘接层明显增厚,纳米渗漏减少,与对照组的差异有统计学意义(P<0.05)。结论疏水涂层有助于形成厚而均一的粘接层,减少自酸蚀粘接界面纳米渗漏的产生。

AH32钢表面等离子喷涂制备疏水涂层及其耐腐蚀性能研究

目的提高AH32海洋用钢表面的疏水性及耐蚀性,并给出最佳性能的喷涂涂层成分。方法采用大气等离子喷涂技术,在AH32钢表面制备了三种不同成分的涂层。利用微量进样器结合半球法测量了涂层的接触角,并利用Qwen-Wendt公式对涂层的表面能进行了计算,利用扫描电子显微镜观察涂层的表面形貌,利用表面粗糙度仪测量涂层的表面粗糙度,利用冲刷实验及电化学工作站测量了不同涂层的耐蚀性能,并讨论了不同涂层的疏水机制及相应的腐蚀机理。结果等离子喷涂涂层显著改善了AH32钢的疏水性能。相比而言,等离子喷涂Co基涂层及等离子喷涂Ni基涂层与水的静态接触角达到了130°以上,均具有较好的疏水效果。三种涂层均明显改善了AH32钢的耐海水冲刷腐蚀能力,其中AH32钢基体腐蚀30d后的失重为1.68×10^-2 g/cm^2,等离子喷涂Ni基涂层的腐蚀失重最小,约为4.2×10^-3 g/cm^2。极化曲线测试结果也表明,三种涂层的自腐蚀电位较基体提高了300 mV左右,并且腐蚀电流密度较基体降低了1个数量级以上,另外Co基涂层的腐蚀电流密度高于Ni基涂层的腐蚀电流密度,因此Co基涂层在腐蚀过程中表面会产生较多的羟基基团,导致其与水的静态接触角降低,最终导致其疏水性能下降。结论等离子喷涂Ni基涂层的疏水性能最好,腐蚀速率最小,耐冲刷腐蚀性能最佳,与基体相比,其腐蚀失重减小了1.26×10^-2 g/cm^2。

稀土氧化物疏水涂层制备方法的研究进展

疏水涂层是一种功能材料,在生活、建筑、工业等领域发挥着重要作用。稀土氧化物自2013年被发现具备疏水性以来,已经引起了广泛的关注。相比有机疏水涂层,稀土氧化物疏水涂层具有耐高温、耐腐蚀、耐磨损等性能优势,可以在更高温度、更复杂的环境中应用。因此,稀土氧化物疏水涂层作为一种极具潜力的疏水材料,有望推动该领域的快速发展,是当前无机疏水涂层领域的研究热点之一。近年来,研究人员对其疏水机理展开了较为深入系统的研究,并使用多种方法制备了稀土氧化物疏水涂层,如模板刻蚀法、喷涂法、水热法、电化学沉积法、原子层沉积法和磁控离子溅射法等。本文基于国内外研究现状,对稀土氧化物疏水涂层的疏水机理、制备方法进行了详细总结与阐述,并展望了其未来发展方向。

短氟碳链含氟硅烷偶联剂及其疏水涂层的构建

以三氟丙基甲基环三硅氧烷(D3F)、二甲基氯硅烷、甲基二氯硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷(VTMS)为主要原料,通过阴离子开环聚合和硅氢加成反应合成了一系列短氟碳链含氟硅烷偶联剂。载玻片表面经纳米二氧化硅溶胶涂膜和硅烷偶联剂表面修饰得到疏水涂层。探究了不同硅烷偶联剂对于涂层疏水性、附着力、硬度、透过率等性能的影响。结果表明,同类型含氟硅烷偶联剂中氟含量越大,其修饰的涂层接触角越大;相似相对分子质量及氟含量情况下,直链型含氟硅烷偶联剂修饰的涂层疏水性优于支链型修饰的涂层。经含氟硅烷偶联剂修饰的疏水涂层中,接触角最大的是由聚合度为9的支链型含氟硅烷偶联剂(DF3)修饰的涂层,可达141.6°。疏水涂层的附着力均达1级,硬度均达H,可见光透过率高于82.9%,具有良好的自清洁性能。

一种基于蜡质自组装的疏水涂层制备方法

用氯仿从荷叶表面提取蜡质,氯仿挥发后蜡质能够在载玻片上自组装形成疏水涂层。扫描电镜观察表明,荷叶蜡质自组装形成的微观结构与新鲜荷叶表面纳米级的管状结构非常类似;静态接触角测试表明,载玻片上的蜡质涂层接触角高达138°±5°;GC-MS分析表明,荷叶蜡质成分主要为长链脂肪烃、脂肪醇、脂肪酸、脂和少量酮。这种疏水表面原则上能按照荷叶蜡质成分及其含量比例关系溶解混合工业原料得到。

溶剂挥发和相分离法制备环氧树脂基疏水涂层

以氟硅氧烷改性的环氧树脂为基体,采用二甲苯/乙酸乙酯混合溶剂制备疏水涂层,研究氟硅氧烷含量、溶剂种类对涂层疏水性能和微观形貌的影响。结果表明:随着氟硅氧烷含量的增加,涂层的接触角逐渐变大;仅以二甲苯为溶剂时,制备的涂层表面较为光滑,最大接触角为105.0°;在二甲苯/乙酸乙酯混合溶剂体系中,由于溶剂挥发速率的差异,涂层表面形成了5~15μm微孔;氟硅氧烷与环氧链段的相分离遵循成核-增长机制,微孔中产生尺寸为0.1~0.6μm的突起,涂层成膜过程中氟和硅自发向外表面迁移以降低其表面能;当氟硅氧烷的质量分数增加到30%时,涂层表面微孔和孔内凸起可以截留更多的空气,涂层的最大接触角提高到约115.5°,疏水性明显提高,并且涂层具有强附着力(5B)和高硬度(6H),表明其应用性能优良。

二氧化硅疏水涂层的水下减阻性能研究

采用溶胶-凝胶法中的Werner St觟ber方法制备二氧化硅颗粒,并添加于聚偏二氟乙烯中,喷涂在钢片表面,制得类似荷叶表面结构的疏水涂层。红外光谱测试结果显示,制备的二氧化硅颗粒纯度较高,副产物少。X射线衍射结果表明,二氧化硅颗粒为无定形结构。疏水涂层表面的扫描电镜照片表明,表面颗粒形貌均一,分散性好,具有仿生微粗糙结构。测得涂层水接触角为133°。减阻测试结果表明,低雷诺数下,减阻率大大高于普通聚偏二氟乙烯树脂,最高可达57.6%。减阻效果受二氧化硅颗粒用量的影响,2.5g聚偏二氟乙烯加入0.4g二氧化硅时减阻效果较好。

含氟碳聚丙烯酸酯乳液疏水涂层的研究

以丙烯酸六氟丁酯为疏水功能单体,与甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯等单体共聚,合成了系列粒径不等、玻璃化转变温度(Tg)不同、核壳结构不同的含氟碳聚丙烯酸酯乳液,并测定了各自成膜后的接触角。将粒径不等、Tg不同的乳液复配、核壳结构不同的乳液复配,并测定了复配物成膜后的接触角,讨论了它们可能产生的二元协同作用。结果表明,含氟碳聚丙烯酸酯乳液疏水涂层可产生符合Wenzel方程的微纳米级别的粗糙面。通过SEM表征,观测到了这些微纳米粗糙面结构,其接触角超出了单组分含氟碳聚丙烯酸酯乳液涂层的接触角,最大水动态水接触角达到125.05°,静态水接触角达到130°;还观测到以大量保护胶为壳的核壳结构乳液在成膜时产生了核壳剥离自组装行为,同样产生了二元协同的粗糙面。

氟硅丙共聚物乳液的制备及其疏水涂层的研究

以甲基丙烯酸十二氟庚酯(Actyflon-G04)为疏水功能单体,与γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH-570)和(甲基)丙烯酸酯单体等进行乳液共聚,制备低表面能氟硅丙共聚物乳液,可用于疏水涂层.考察硅单体KH-570和氟单体Actyflon-G04用量对乳液聚合转化率和凝胶量的影响,探讨共聚物类型和Actyflon-G04用量对共聚物乳液涂层水接触角的影响,并考察涂膜的综合性能.结果表明:当KH-570和Actyflon-G04用量分别为共聚单体总质量的2%和15%时,单体转化率可达97%以上;聚合乳液无凝胶,所合成的氟硅丙共聚物乳液综合性能最佳,其在铁片表面涂层对水接触角为95°、涂膜附着力1级、铅笔硬度为HB、耐冲击力>50 cm.氟硅丙共聚物乳液在不同材质基板表面涂层对水的接触角略有差异,其中在玻璃表面水接触角最高,可达108°.

煅烧贝壳制备混凝土疏水涂层的性能

研究贝壳的煅烧机制对硬脂酸改性贝壳主要指标接触角的影响。采用傅里叶红外光谱和XRD分析硬脂酸改性贝壳的机理,使用扫描电镜分析疏水涂层的微观结构,测定涂层的疏水耐久性、自清洁性能、除冰性能。结果显示,硬脂酸与煅烧后贝壳键合牢固稳定,所制备的涂层具有良好疏水效果,并具有较好的耐磨损性能、自清洁性能和除冰性能。研究表明,用贝壳制备混凝土疏水涂层基本是可行的。

APS制备PFA/Al_2O_3复合陶瓷疏水涂层的性能及沉积机制

目的在铝合金表面制备含氟疏水涂层,改善其综合性能。方法以Al_2O_3∶PFA质量比为4∶1、3∶1的混合粉末为热喷涂粉末,采用大气等离子喷涂(APS)技术,调整工艺参数,于铝基体上制备不同的PFA/Al_2O_3复合疏水涂层,对涂层的相组成、显微结构、结合强度、显微硬度及疏水性能等进行了评价。根据两种粒子在等离子焰流当中的特征及沉积状态,讨论并分析其对疏水性能的影响。结果涂层的相组成均以γ-Al_2O_3为主,其中还含有少量α-Al_2O_3微晶及非晶。涂层表面都有一定的疏水性,其静态水接触角均达到了100°以上,结合强度达到23 MPa以上,显微硬度最高能达到760 HV0.3。结论两种混合粉末制得的涂层相比,Al_2O_3∶PFA质量比为3∶1的混合粉末制备的涂层的疏水性有明显提升,说明表面F元素的含量是影响疏水性的重要因素,但其结合强度、显微硬度有所下降。两种粉末粒子经焰流加热后以熔融或半熔融的状态于基体上沉积,形成了团聚扁平状的复合结构,同时,在扁平状结构的表面与四周也存在着未熔或半熔融的椭球形粒子。

金属表面PDA/PTFE超疏水涂层抑垢与耐腐蚀性能

超疏水涂层具有极广的应用前景,然而在金属表面制备稳定的超疏水涂层具有一定挑战。为提高涂层稳定性,本文通过简单浸泡法在不锈钢表面形成稳定的聚多巴胺(PDA)中间涂层,随后采用电泳沉积法在PDA修饰后的表面制备聚四氟乙烯(PTFE)超疏水涂层。测试中采用场发射扫描电镜、接触角测试仪及电化学测试仪进行PDA/PTFE涂层分析和表征。制备的PDA/PTFE涂层表面呈现凸起结构,提高电沉积制备时间与溶液中水含量,涂层表面水接触角呈现先增加后降低的变化趋势,制备涂层中最大水接触角为160.2°±1.3°,相应涂层的表面能为5.57mN/m。胶带剥离与砂纸磨损试验表明,PDA/PTFE涂层具有较好的稳定性。污垢沉积试验表明,浸泡在50℃、70℃与90℃碳酸钙过饱和溶液12h后,与不锈钢相比,涂层抑垢率分别为64.71%、72.22%与81.25%。电化学测试表明,PDA/PTFE超疏水涂层具有较好的耐腐蚀性能,与不锈钢相比,涂层缓蚀率为95.1%。