纳米SiO_(2)复合粒子/有机硅低聚物透明超疏水复合涂层的制备及其性能

将Stöber法制备的胶体SiO_(2)粒子溶液与粉体SiO_(2)粒子进行物理共混得到SiO_(2)复合粒子溶液,以三乙氧基甲基硅烷(MTES)与正硅酸乙酯(TEOS)为前驱体制备的酸性有机硅低聚物为黏结剂,使用3-氨丙基三甲氧基硅(KH540)与全氟癸基三甲基氧硅(PFDT)对其进行改性,通过喷涂法在玻璃基底上制备出SiO_(2)复合粒子/酸性有机硅低聚物复合透明超疏水涂层。考察了SiO_(2)复合粒子、酸性有机硅低聚物、KH540及PFDT对复合涂层的影响。结果表明,当SiO_(2)复合粒子溶液由粒径为110 nm的胶体SiO_(2)粒子溶液与粒径为50 nm的粉体SiO_(2)粒子(其用量为胶体SiO_(2)粒子溶液质量的1%)组成、SiO_(2)复合粒子溶液与酸性有机硅稀释液质量比为4∶1、KH540与PFDT的添加量(以混合液总质量计,下同)均为1%时,制备的复合涂层在可见光波长范围内透光率可达88%,静态接触角达155°,在800目砂纸上磨损60 cm后仍能保持超疏水性能,具有良好的自清洁性。

自清洁型F-SiO_(2)/BaTiO_(3)降温涂层织物的制备与性能

为了制备具有自清洁功能的降温织物,选用锦纶牛津布为基材,使用氟硅烷改性二氧化硅粒子,将聚二甲基硅氧烷(PDMS)、含氟烷基改性二氧化硅(F-SiO_(2))、钛酸钡(BaTiO_(3))通过刮涂的方式整理到锦纶织物上,获得复合降温涂层织物;对所得织物的微观结构和表面化学组成进行测试,探究不同涂覆量对复合涂层织物太阳光反射率和中红外发射率的影响,评估涂层织物的降温性能、易去污性能、机械性能。结果表明:复合涂层的引入能显著提高织物的光谱性能,与原始锦纶相比,制备的复合涂层织物的太阳光反射率提高至88%,大气窗口红外发射率可达92%。在户外太阳直射的情况下,制备的复合涂层织物最高可降温5.6℃,且具有很好的自清洁易去污效果和机械性能,在户外装备降温、电器设备降温、建筑路面降温等领域具有广泛的应用前景。

硅溶胶包覆制备核壳结构VO_(2)(M)@SiO_(2)研究

通过SiO_(2)包覆VO_(2)(M)材料形成核壳结构,可以显著提高其可见光透过率(T_(lum)),有效减缓VO_(2)(M)的氧化过程,对于增强智能窗的应用价值具有重要意义。Stöber法是制备核壳结构VO_(2)(M)@SiO_(2)的传统方法,采用硅溶胶凝胶法来简化制备工序、降低生产成本并减少工艺调控要素。通过对硅溶胶凝胶实验的初步研究,探讨硅溶胶凝胶包覆VO_(2)(M)的工艺参数,并通过实验验证硅溶胶凝胶包覆VO_(2)(M)的可行性。研究结果表明,当pH为5~6、固含量为15%~20%(质量分数)时,硅溶胶的凝胶化能力最佳。此外,随着凝胶温度升高,凝胶时间缩短,焙烧后得到的SiO_(2)粉体结晶性和热稳定性增加。根据优化后的硅溶胶凝胶工艺参数成功制备了致密稳定的核壳结构VO_(2)(M)@SiO_(2)材料,其包覆程度达到93.3%,薄膜的光学透过率提升至65%,且其相变温度降低和热滞后回线宽度变窄。因此,硅溶胶凝胶法为制备高性能的核壳结构VO_(2)(M)@SiO_(2)材料提供了一种简化工艺和降低成本的方法,对于智能窗等应用具有重要潜力。

一种稳固的SiO_(2)/PDMS超疏水涂层的制备与稳定性研究

为了提高超疏水涂层的稳定性,构筑良好的界面是关键。本研究选取并制备了一种硅烷偶联剂改性的SiO_(2)纳米粒子(KH570-SiO_(2)),不仅能在聚二甲基硅氧烷(PDMS)分散液中良好分散,还能与PDMS链之间通过共价键链接;通过一步喷涂并完全固化后在玻璃表面构筑了一个改性SiO_(2)/PDMS超疏水涂层。利用扫描电镜、红外光谱、接触角等多种方式对改性SiO_(2)/PDMS涂层的形貌、结构及表面性质进行分析;并通过划格法、砂纸摩擦及胶带剥离实验对SiO_(2)/PDMS涂层的机械稳定性进行评价,最后探讨了涂层的稳定性机制。结果表明,改性SiO_(2)/PDMS涂层具有优异的超疏水性及机械稳定性。本研究为在材料表面构筑稳定的超疏水涂层提供了一种新方法,有望扩展材料在自清洁、防腐涂层、管道运输、油水分离等领域的应用。

BaSO_(4)/SiO_(2)隔热涂料的制备及其性能研究

BaSO_(4)是一种优异的隔热填料,但其以单一形式应用于隔热涂料中,隔热效果并不理想,因此需对BaSO_(4)进行表面改性。采用溶胶-凝胶法,利用正硅酸乙酯对BaSO_(4)进行表面改性制备了BaSO_(4)/SiO_(2)复合粉体,并以其为隔热填料,以水性聚氨酯乳液为成膜物质,制得BaSO_(4)/SiO_(2)隔热涂料。利用XRD、FT-IR、SEM、EDS对粉体及涂层的结构和形貌进行表征分析,并探究正硅酸乙酯添加量对涂层的太阳光反射比、近红外反射比、半球发射率及隔热性能的影响。结果表明:随着正硅酸乙酯添加量的增加,BaSO_(4)/SiO_(2)涂层的太阳光反射比及近红外反射比逐渐增加,半球发射率先升高后降低,隔热温差先增大后减小。当正硅酸乙酯质量分数为25%时,涂层的太阳光反射比为81.88%,近红外反射比为79.79%,半球发射率为0.89,此时BaSO_(4)/SiO_(2)涂层的隔热温差为19.98℃,表明BaSO_(4)/SiO_(2)涂层具有良好的隔热效果。

纳米SiO_(2)包覆Na_(2)Ca_(2.93)Si_(6)O_(16):7% Eu^(3+)荧光粉的制备及性能研究

采用传统高温固相法在1050℃烧结下制备了Na_(2)Ca_(3-x)Si_(6)O_(16)∶xEu^(3+)红色荧光粉,其中Na_(2)Ca_(2.93)Si_(6)O_(16)∶7%Eu^(3+)荧光粉的发光性能最好。采用溶胶-凝胶法制备出纳米SiO_(2)并包覆在Na_(2)Ca_(2.93)Si_(6)O_(16)∶7%Eu^(3+)荧光粉表面,包覆量为2%~10%(wt,质量分数,下同)。通过X射线衍射仪、激发-发射光谱分别对荧光粉物相结构和发光性能进行表征,采用CIE色度坐标分析软件对样品的色度图进行绘制。结果表明纳米SiO_(2)包覆量不同的荧光粉其基质结构未发生改变,纳米SiO_(2)包覆膜是无定型的,样品的发射峰位置没有变化,但发射强度不同;当纳米SiO_(2)包覆量为8%时,荧光粉发射强度最高,比Na_(2)Ca_(2.93)Si_(6)O_(16)∶7%Eu^(3+)荧光粉的发光强度明显提高,且此时色纯度更高,更接近正红色,CIE色度坐标为(0.5282,0.3210)。

纳米SiO_(2)/聚偏二氯乙烯复合涂膜对溏心蛋保鲜效果

通过纳米SiO_(2)/聚偏二氯乙烯(polyvinylidene chloride,PVDC)乳液涂膜溏心蛋,并测定贮藏过程中溏心蛋理化指标和感官品质的变化,研究其对溏心蛋贮藏保鲜效果。结果表明:在贮藏期间经纳米SiO_(2)/PVDC涂膜的溏心蛋在失重率、蛋清蛋黄盐分含量变化方面稳定性高于其余各组,同时该组溏心蛋菌落总数超标时间相比其余3组延长1~2周。而经涂膜处理的各组溏心蛋的蛋清和蛋黄pH值稳定性明显高于对照组,但是在蛋清持水力和蛋黄黏度方面各组无明显区别。综合各品质指标变化和感官评定结果,纳米SiO_(2)/PVDC复合涂膜组在维持溏心蛋色香味稳定方面效果最明显。

通过CTAB辅助TEOS水解制备LMO@SiO_(2)调控氧活性提高循环稳定性

采用共沉淀法制备了富锂锰基正极材料,并利用CTAB辅助TEOS水解对富锂锰基正极材料进行SiO_(2)表面包覆改性进行调控氧活性。通过恒电流充放电、循环伏安及电化学交流阻抗等电化学测试方法对富锂锰基正极材料进行表征,研究了SiO_(2)包覆改性对富锂锰基材料电化学性能的影响。研究结果表明,SiO_(2)包覆层能有效调控氧活性,这对材料循环稳定性能的提升具有积极作用。

SiO_(2)气凝胶及其他功能填料对反射隔热涂料性能影响

为了提高SiO_(2)气凝胶反射隔热涂料的保温隔热性能,研究了亲水、疏水性SiO_(2)气凝胶的掺量对反射隔热涂料的太阳热反射率和隔热温差的影响,以及几种功能性填料的作用。结果表明:掺量1.5%的疏水SiO_(2)气凝胶制得的反射隔热涂料性能最好,其太阳热反射率达到了83.32%,隔热温差达到了31.6℃。掺量为9%的空心玻璃微珠所制的反射隔热涂料的反射率达到85.33%,隔热温差达到32.65℃,是其他功能性填料中表现最佳的一种填料。1.5%疏水SiO_(2)气凝胶和9%空心玻璃微珠复配制得的反射隔热涂料其导热系数为0.041 W·m^(-1)·K^(-1),比各自单独使用制得的反射隔热涂料的导热系数低30%~40%,表现出良好的保温隔热效果。

负载苯并三氮唑缓蚀剂的SiO_(2)气凝胶在K_(2)SiO_(3)涂层中的耐蚀性研究

为提升K_(2)SiO_(3)涂层的腐蚀防护能力,以SiO_(2)气凝胶(SA)为载体负载70 mg/mL苯并三氮唑(BTA)缓蚀剂(SA@BTA-70),研究SA@BTA-70在K_(2)SiO_(3)溶液中的分散性及BTA缓释性,并探究其对K_(2)SiO_(3)涂层耐腐蚀能力的影响。通过傅立叶变换红外光谱仪、比表面积吸附测试仪等探究了SiO_(2)气凝胶在600℃热处理前后表面变化,提升其在水性K_(2)SiO_(3)中的分散性。通过热重分析及紫外分光光度计监控发现BTA在SiO_(2)气凝胶中的有效负载可达17.6%(质量分数),且在弱酸及弱碱条件下具有较好的缓释性。电化学阻抗谱显示含有SA@BTA-70的K_(2)SiO_(3)涂层低频阻抗在5.0×10^(3)Ω·cm^(2)左右,中性耐盐雾实验表明在耐盐雾实验30 d后仍未有明显锈斑出现,展现出优异的腐蚀防护能力。结果表明,SiO_(2)气凝胶可以对BTA缓蚀剂进行有效负载,并在K_(2)SiO_(3)溶液中有较好的缓释性,可有效提高K_(2)SiO_(3)涂层的耐腐蚀性。

TiN/TiNO/SiO_(2)太阳能选择性吸收涂层的优化设计及热稳定性评价

目的太阳能选择性吸收涂层是太阳能热利用的核心材料。方法采用磁控溅射法制备Ti N/TiNO/SiO_(2)太阳能选择性吸收涂层,测定红外反射层Ti N、吸收层Ti NO的折射率n、消光系数k,对Ti N层建立Tauc-Lorentz模型进行数据迭代优化拟合,对Ti NO层建立Drude模型进行数据迭代优化拟合。通过TFCalc光学镀膜设计软件,设置连续目标在300~1500 nm光谱区反射率低于5%,得到软件优化的反射率曲线、各层的最优厚度,确定优化的工艺参数。利用UV-VIS-NIR、FTIR、SEM、XRD、EDS、AFM和XPS表征优化涂层的光学性能、评价热稳定性。结果优化后的涂层,吸收率为0.906、发射率为0.0852;经265℃、600 h热处理后,涂层的吸收率和发射率分别为0.933和0.1033,PC值小于0.01。随热处理时间的增长,α有小幅上升;热处理时间对ε的影响较小;这与表面Si O_(2)氧化物薄膜层在一定程度上阻止了晶粒的长大有关。热处理后,发现涂层表面局部位置有少量的小坑,但涂层的表面成分不变。非晶基质Si O_(2)和Ti O_(2)的再结晶是吸收率提高的主要原因;热处理后的涂层表面非常致密,粗糙度的降低有利于阻碍氧原子向内层的扩散,可以有效提高涂层的热稳定性。结论优化的Ti N/TiNO/SiO_(2)涂层,选择性吸收性能及热稳定性得到有效提高,具有较好的实际应用前景。

甲基三甲氧基硅烷修饰对SiO_(2)增透膜耐候性能的影响研究

以正硅酸乙酯(TEOS)为前驱体、甲基三甲氧基硅烷(MTMS)为修饰剂,利用酸催化的方法制备了SiO_(2)增透膜液。采用浸渍提拉法在玻璃基片上进行镀膜,利用马弗炉对膜层进行固化处理,所得膜层通过冷凝水试验箱和TABER磨耗仪进行了耐水和耐磨测试,从而研究了MTMS的加入量对SiO_(2)增透膜透过性能及耐候性能的影响。结果表明:适量MTMS的加入可提高SiO_(2)增透膜的透过性能,当n(MTMS)/n(TEOS)=0.5时,其增透性能由未加MTMS时的5.2%增加到5.8%,增长了11.5%,而随着MTMS加入量的增多,增透性能又会呈现下降的趋势;MTMS的加入还在很大程度上改善了SiO_(2)增透膜的耐水性能,当n(MTMS)/n(TEOS)≥1时,500 h的冷凝水实验对膜层表面及透过性能几乎无影响;随着MTMS加入量的逐步增加,膜层耐磨性能也会逐步地提升,当n(MTMS)/n(TEOS)=2时,膜层经100次循环摩擦后透过率增加量仅降低10%,相比未加MTMS的膜层而言,其耐磨性能有了大幅提升。

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。

SiO_(2)气凝胶/六钛酸钾晶须涂层织物的制备及其隔热性能

为进一步提升SiO_(2)气凝胶涂层织物的隔热性能并探究涂层整理工艺对SiO_(2)气凝胶/六钛酸钾晶须复合涂层织物性能的影响,制备了单一SiO_(2)气凝胶涂层织物和SiO_(2)气凝胶/六钛酸钾晶须复合涂层织物,并对其隔热性能进行了测试。结果表明:单一SiO_(2)气凝胶涂层织物的隔热性能与其隔热粒子含量成正比,掺杂六钛酸钾晶须后涂层织物的隔热性能进一步提升,且随着SiO_(2)气凝胶含量增加,其隔热性能呈现先增后降趋势。当SiO_(2)气凝胶与六钛酸钾晶须的质量比为3∶7时,涂层织物的隔热性能达到最佳;涂层织物的隔热性能同时也受聚丙烯酸酯含量的影响,随聚丙烯酸酯含量增加,涂层织物隔热性能有下降趋势。当聚丙烯酸酯与去离子水质量比为1∶9时,SiO_(2)气凝胶/六钛酸钾晶须复合涂层织物的导热系数可达0.2315 W/(m·K),相比原织物降低了19.4%;当聚丙烯酸酯与去离子水质量比为2∶8时,涂层织物在热源照射下内侧升温最低,相比原织物降低19.70℃。

改性纳米SiO_(2)-苯丙乳液混凝土复合防护涂层的制备及性能研究

采用硅烷偶联剂KH560对纳米SiO_(2)进行接枝改性,通过傅里叶红外变换光谱、热重分析及微观形貌分析等方法研究了KH560对纳米SiO_(2)改性机理的影响,探究了改性SiO_(2)-苯丙乳液复合涂层中掺入一定质量分数的改性纳米SiO_(2)对混凝土抗硫酸盐溶液冻融性能的影响,并分析了改性纳米SiO_(2)对苯丙乳液涂层的增强机理。结果表明:采用KH560改性后,纳米SiO_(2)颗粒的团聚状态得到了显著改善,热稳定性提高;当改性纳米SiO_(2)的质量分数为4%时,C4复合涂层对混凝土的防护作用最好,此时混凝土抗硫酸盐溶液冻融等级由F100~F150提升到F300以上;300次硫酸盐溶液冻融循环后,混凝土的质量损失率仅为0.35%,相对动弹性模量为96.2%,此时混凝土内部结构并未发生明显破坏。

纳米SiO_(2)微球/含氟丙烯酸酯涂层的制备及耐融雪盐腐蚀性能研究

以甲基丙烯酸十二氟庚酯(DFMA)及其他丙烯酸酯类单体为原料,采用半连续乳液聚合法制备含氟丙烯酸酯共聚乳液,将其与一定量的表面硅烷改性的纳米SiO_(2)微球、适量的颜填料和助剂机械搅拌均匀,得到纳米SiO_(2)微球/含氟丙烯酸涂料。FT-IR、XRD测试表明,表面硅烷改性的纳米SiO_(2)微球晶型未发生改变。复合涂层的力学性能、耐化学介质腐蚀性能和耐融雪盐腐蚀性能等结果表明,当纳米SiO_(2)微球掺量为3%时,复合涂层的综合性能最佳。其铅笔硬度为5 H,黏结强度为1.88MPa,耐冲击高度超过50 cm,涂层接触角可达110°,吸水率仅为0.72%,耐酸碱盐腐蚀率分别为17%、11%、11%。与未改性的含氟丙烯酸涂层和市售的涂层相比,在设定的融雪盐腐蚀条件下,复合改性涂层腐蚀前后的色差、光泽度、表面状况保持稳定,混凝土试件的抗压强度和碳化深度的下降均减缓。

改性GO/SiO_(2)环氧涂层在模拟地热水中的防腐性能研究

为提升复合涂层的防腐性能,采用γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)改性氧化石墨烯(GO)及纳米二氧化硅(nano-SiO_(2)),利用红外光谱(FT-IR)、X-射线衍射谱(XRD)和扫描电镜(SEM)表征改性前后的结构变化,制备得到改性GO/SiO_(2)复合涂层。分析不同填料配比下涂层的硬度、接触角及在酸碱条件下的起泡、脱落现象。通过旋转挂片、扫描电镜(SEM)、极化曲线(Tafel)等手段分析涂层在模拟地热水环境中的腐蚀行为,测试其耐腐蚀性能。结果表明:在最优配比时,复合涂层的硬度、附着力、耐酸碱等各项性能优异,制备得到的复合涂层在模拟地热水环境中的防腐性能显著提升。

热处理温度对Ni-ZrB_(2)镀层微观组织与硬度的影响

采用电镀方法制备了Ni-ZrB_(2)复合镀层,研究了热处理温度对复合镀层物相、微观组织和显微硬度的影响。结果表明:未进行热处理时,Ni-ZrB_(2)复合镀层的表面粗糙、致密性差。经热处理后,复合镀层表面平整致密,热处理温度为400℃时,复合镀层的表面最为致密。添加ZrB_(2)粒子未改变镀层的晶体结构,但镀层的显微硬度得到提升。随着热处理温度的升高,镀层的显微硬度先升高后降低,当热处理温度为400℃时,镀层的显微硬度最高。

疏水SiO_(2)气凝胶涂层涤纶织物的制备及隔热性能

采用聚丙烯酸类黏合剂将自制疏水SiO_(2)气凝胶均匀涂覆到涤纶织物上。研究发现,当气凝胶质量分数为4%时,可赋予涤纶织物较好的隔热性能,且整理织物的拉伸断裂强力变化不大。

铁基软磁复合材料的SiO_(2)包覆研究进展

软磁复合材料在诸多领域有着重要的应用,随着技术的发展,对软磁复合材料的性能要求也在不断提高中。为了满足在高频率和高功率工况下的应用需求,需要开发低损耗、高磁导率的软磁复合材料。SiO_(2)作为绝缘包覆介质具有高电阻率和高热稳定性,能够通过多种方法包覆在磁粉颗粒上,因此在新型软磁复合材料开发领域得到广泛的应用。总结了溶胶凝胶法、化学液相沉积法、反相微乳法、化学气相沉积法、双层包覆法和改性树脂包覆法在铁基软磁复合材料的SiO_(2)绝缘包覆上的应用,归纳了上述各绝缘包覆方法的特点,并按其特点进行了分类,指出了当前SiO_(2)绝缘包覆面临的一些问题,并对未来绝缘包覆方法的发展进行了展望。