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。

绝缘子用自清洁防霉防青苔憎水绝缘涂料的研制

以氟硅树脂、活性氢氧化铝、防霉抗藻剂、纳米二氧化钛、烷氧基单封端聚二甲基硅氧烷、异氰酸酯类固化剂和一些助剂等为主要原料,制备了绝缘子用防霉防青苔自清洁憎水绝缘涂料。结果表明,选用氟硅树脂作为基础成膜物能满足涂层的憎水和耐光解的要求,当活性氢氧化铝用量为60质量份时涂层的耐漏电起痕能到达TMA2.5级;当纳米二氧化钛用量为3质量份时涂层的光解指数为23 nmol/(L·min);当防霉抗藻剂用量为3质量份时涂层的防霉菌性和抗藻性可以达到0级;当烷氧基单封端聚二甲基硅氧烷用量为5质量份时涂层的憎水迁移性可以达到HC1级。

氟硅树脂改性紫外光固化易清洁涂层的制备及性能研究

目的以聚氨酯丙烯酸酯为基体树脂、氟硅树脂为添加剂,制备一种具有疏水、防涂鸦和耐磨性能的紫外光固化易清洁光滑涂层。方法首先采用氨基甲酸酯化反应合成一种含硅氧烷结构的三官能度丙烯酸酯单体(TATES)。然后以1H,1H,2H,2H-全氟辛基三甲氧基硅烷(POTS)、丙基三甲氧基硅烷(MPMS)、TATES为原料,通过水解-缩聚法制备了一系列氟硅树脂(AFSR)。最后将AFSR添加到聚氨酯丙烯酸酯树脂中,经紫外光固化得到氟硅树脂改性的聚氨酯易清洁涂层。系统地研究了AFSR添加量对涂层润湿性、自清洁、防涂鸦及耐磨性的影响。结果氟含量为92.6%(物质的量分数)的AFSR在PUA中的添加量为2.5%时,涂层表面的水和十六烷的接触角分别为112.6°和66.3°,且拥有很低的水和十六烷滑动角。随着涂层中AFSR添加量从0.5%增加到2.5%,防污性能逐渐提高,具有明显的油性记号笔收缩和自清洁效果,并且易清洁涂层经过3000次的摩擦循环后,仍具有良好的收缩效果和持久的防污性能,表明涂层具有优异的耐磨性能。结论随着AFSR添加量的增加,涂层中氟硅含量增加,表面能降低,使得涂层拥有高的接触角与低的滑动角。AFSR添加量为2.5%时,涂层具有最佳的防污性能。三官能度的TATES的引入与硅树脂三维网络的构建,提高了涂层的硬度,使得涂层具有优异的耐久性防污性能。

正交法研究自干型水分散氟硅改性丙烯酸树脂的合成与性能

通过正交实验研究了自干型水分散氟硅改性丙烯酸树脂的影响因素,系统地分析了各个因素对于树脂成膜后的不同性能的影响,重点分析了氟元素含量(元素的质量分数)、硅元素含量(以下简称含量)、亲水基团含量的交互影响,讨论了氟、硅含量对树脂成膜性能的影响,找出了较佳的反应条件m(甲基丙烯酸甲酯)∶m(丙烯酸丁酯)∶m(苯乙烯)∶m(丙烯酸-β-羟丙酯)∶m(叔碳酸乙烯酯)=50∶10∶8∶4∶2,丙烯酸六氟丁酯(6F)作为氟改性单体。研究结果表明:亲水基团在10%、氟含量在10%、硅含量在1%时能明显改进树脂的硬度和耐水性;可以通过调整各单体的比例来满足实际应用对树脂不同性能的要求。

氟硅树脂石膏防水剂的制备与应用

以有机氟﹑有机硅以及(甲基)丙烯酸酯为原料,采用溶液聚合的方法制备了氟硅树脂防水剂,探讨了软硬单体配比、反应温度和单体投入方式对防水剂性能的影响,确定了工艺参数。研究了此防水剂对石膏试样耐水性能的影响。试验结果表明:该氟硅树脂石膏防水剂对石膏试样的短期防水性能具有显著改善,但长期使用时,防水性能有一定程度的削弱。

高寒列车转向架防冰涂料的研究

在高寒地区运行的列车转向架部位容易发生结冰现象,这在一定程度上对行车安全造成隐患。对于平滑表面而言,表面的接触角滞后与冰粘附强度呈现线性关系,即接触角滞后越小,冰粘附强度越低。基于这一基础理论,本文意在构建低滞后的光滑涂层,实现涂层的低冰粘附强度,从而达到易除冰的效果。研究选用HDI三聚体型多异氰酸酯为固化剂,对比了3种商品化具有低表面能特性的含氟羟基树脂应用于双组分防冰涂料的性能差异,并采用疏水性最强、防冰性能最优的氟硅树脂制备了综合性能优异的高寒列车转向架防冰涂料。

简易快速的表面超疏水涂层制备及其性能

目的低成本简易快速地制备出耐腐蚀超疏水涂层,并研究表面喷砂对超疏水涂层的影响。方法利用喷砂和抛光这2种表面处理方式和喷涂工艺在5050铝合金板基体表面构建出具有多级结构的超疏水表面。通过润湿性、电化学腐蚀、耐磨性、浸泡耐久性和自清洁测试等试验,分别评价制备样品表面的润湿性、耐海水腐蚀、耐磨性、耐长时间浸泡性能和自清洁性能,并通过扫描电子显微镜和能谱仪对表面形貌和元素成分进行分析。结果制备的样品表面具有优异的超疏水性能。在30次喷涂次数下,喷砂基底的涂层表面的水滴静态接触角为(153.9±1)°,动态滚动角为(2.99±0.5)°。电化学腐蚀测试结果表明,喷涂氟硅树脂/SiO_(2)涂层可以有效增强铝合金表面的耐腐蚀性能。试验中,样品在25次砂纸摩擦后,抛光基底的涂层表面的接触角为(97±1)°,喷砂基底的涂层表面的接触角为(102.4±1)°。样品在NaCl溶液浸泡10 d后,抛光基底的涂层表面的接触角为(69.4±1)°,喷砂基底的涂层表面的接触角为(113.7±1)°。结论所制备的喷砂和抛光基体在经过不同次数的喷涂氟硅树脂/SiO_(2)复合涂料后具备超疏水性能,且喷砂基底的涂层表面具有更低的滚动角。涂层修饰的表面在NaCl溶液中的耐腐蚀性能随着喷涂次数的提升而增强。在相同的喷涂条件下,喷砂处理基体能提高超疏水表面的耐腐蚀性、耐磨性和耐久性。

透明疏水耐磨涂层的制备与应用

以γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（KH570）为改性剂,正硅酸乙酯（TEOS）为水解前躯体,采用溶胶-凝胶法制得乙烯基改性纳米硅溶胶（VS）,将VS与含氟氢硅油（FPHMS）和全氟辛基乙烯（vi-F17）进行硅氢化加成反应,制得纳米杂化氟硅疏水树脂（FSi-1）,进一步在玻璃表面涂覆FSi-1产生疏水透明涂层。通过FTIR、TEM、TGA、AFM和静态接触角测量仪（WCA）等对产物的组成、结构及性能进行了测试,考察了VS的添加量对FSi-1稳定性和FSi-1含量对涂层性能的影响。结果表明：VS呈规则球形状,分散均一,且w（VS）=10%时,FSi-1体系稳定。当w（FSi-1）=0.5%时,涂层透光性基本不受影响,涂层硬度为5H,静态接触角可达120.5°,粗糙度（Ra）为0.032μm,且耐摩擦次数达到1 000次时,静态接触角为91.8°,仍具疏水效果,而未添加VS的树脂涂层,当摩擦次数达到600次后,玻璃表面已不具备疏水效果,静态接触角只有80.4°。

含氟树脂接枝玻璃微珠(HGB)的制备与表征

目的为了提高HGB与聚合物的相容性及共混物的静态接触角。方法分别用三类含氟树脂(聚醚301M型氟碳树脂、聚酯JF2X型氟碳树脂、PF500型氟硅树脂)改性HGB。通过红外光谱、热重测试,评价各类含氟树脂表面接枝HGB的接枝效果,并与未改性HGB进行比较。通过测试三类改性HGB与未改性HGB的接触角,比较四种HGB的疏水性能,并通过扫描电子显微镜分析表观形貌,观察表面粗糙度对改性HGB接枝效果的影响。通过EDS对HGB表面的元素种类及含量进行分析。结果红外光谱、扫描电子显微镜、EDS以及热重分析均证明,三类含氟树脂均成功接枝到HGB表面。由表面形貌可知,HGB表面接枝三类含氟树脂后,表面均变得粗糙,覆盖了一层包覆物。EDS测试发现,三类含氟树脂接枝的HGB均检出F元素,且氟硅树脂接枝的HGB的F元素最高。此外,经含氟树脂接枝的HGB静态接触角显著提高,聚酯型含氟树脂、聚醚型含氟树脂、氟硅树脂接枝的HGB的静态接触角分别为130.72°、146.80°、152.12°。结论在常温条件下,该制备方法成功地将三种含氟树脂接枝到HGB表面,其中75℃下的接枝程度最高,最佳反应时间为10 h。

软化剂对F246氟橡胶性能的影响

研究了氟硅油、固体古马隆、齐聚酯对F246氟橡胶硫化胶硫化特性、力学性能、耐溶剂性能、耐热老化性能以及耐油性能的影响。研究结果表明,加入软化剂会降低混炼胶的最低和最高转矩;添加了氟硅油和齐聚酯的混炼胶硫化速度有所提高;所用软化剂对硫化胶交联密度的影响都不大;添加氟硅油的硫化胶综合力学性能较好;古马隆和齐聚酯均会使硫化胶耐热老化和耐油性能下降,氟硅油则对耐热老化以及耐油性能无明显不利影响。

氟硅防指纹透明涂层的构建及性能

以三氟丙基甲基环三硅氧烷(D3F)、四甲基四乙烯基环四硅氧烷(D4vi)、六甲基二硅氧烷(MM)和三甲氧基氢硅烷(TMS)为原料,经开环聚合,硅氢加成反应制得了烷氧基改性含氟聚硅氧烷(FVT);FVT与正硅酸乙酯(TEOS)、全氟辛基三甲氧基硅烷(POTS)进行分步水解缩聚,得到了一种纳米改性氟硅树脂(FVT-SiO_2),并以FVT-SiO_2为成膜物质,制备了防指纹透明涂层。用FTIR、SEM、XPS对产物的结构、形貌及性能进行了测试与表征,讨论了分步水解反应条件对涂层接触角的影响。结果表明:待FVT与TEOS先反应2h,再加入POTS进行分步反应,可得到平均粒径约150 nm,分散均匀的球状FVT-SiO_2。且当w(FVT-SiO_2)=2%、浸涂层数为3层时,得到的涂层透明性良好、附着力强且疏水疏油性最佳,其水和油的接触角分别达到138.5°、109°。

杀菌性纳米杂化氟硅树脂的合成及成膜形貌

目的合成一种具有拒水、拒油与抗菌一体的防护材料。方法在酸催化下,将全氟己基乙基三甲氧基硅烷(FTMS)与有机硅杀菌剂--(三甲氧基硅丙基)十八烷基二甲基氯化铵(TMSPQ)及正硅酸乙酯(TEOS)进行水解,次序共聚,制得一种兼具良好拒水、拒油和杀菌性能的长链氟烃基/季铵基共改性的氟硅树脂(QFS)。用FT-IR、TEM、AFM、XPS等仪器表征研究了QFS的结构、成膜形貌和性能。结果新合成的QFS为典型的无机-有机纳米杂化树脂,且在透明状QFS体系中存在大量球状、纳米组分且平均粒径约为164.2 nm。受此球状结构及长链氟烃基的影响,QFS在基材表面呈现出一种凹凸不平、微观结构相对粗糙的形貌,同时在AFM扫描范围为5μm×5μm内QFS膜表面的均方粗糙度Ra达1.273 nm,且从FESEM可看出QFS涂膜微观表面由微纳米结构组成。在QFS合成时,当FTMS的加入量为25%时,QFS涂膜的水接触角(θ_(WCA))可达145.0°,滚动角最小为12°,耐油笔性最高为79次。通过抑菌圈试验,QFS对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌均有良好的杀菌抑菌效果,其抑菌圈大小分别可达到18.1 mm和15.8 mm。同时,分别通过一锅共聚和次序共聚法合成QFS,最后从涂膜的水接触角、膜的厚度、平均粒径和粒径范围等综合考虑,选择次序共聚法合成。结论含有低表面能长链氟烃基和杀菌性季铵基的QFS制备的涂膜可从拒水、拒油和抗菌3个方面对基材起到良好的防护作用。

新型环保氟醚防指纹涂层的构建及性能研究

以全氟聚醚(PFPE)、烷氧基改性含氟聚硅氧烷(FVT)为原料,通过脱醇反应合成了环保型氟醚树脂fv-PFPE,将fvPFPE和KH560-SiO_(2)混合得到环保型防指纹剂,并采用喷涂技术制备防指纹涂层。利用FT-IR、1HNMR、XPS对氟醚树脂结构及涂层表面组成进行表征,考察了催化剂质量分数对固化时间的影响。结果表明,当fv-PFPE质量分数为0.8%时,涂层的接触角达到最大值(132±2)°。

环氧基纳米杂化氟丙烯硅油防指纹剂的合成与性能表征

以正硅酸乙酯(TEOS)为原料,采用溶胶-凝胶法,利用γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH560)改性,合成了含有环氧基改性纳米SiO 2溶胶(KH560-SiO 2).将其与自制高分子氟丙烯硅油(FVSA)混合,得到KH560-SiO 2/FVSA防指纹剂.用FT-IR、TEM、AFM等对样品结构、形貌以及性能进行测试和表征.探讨了FVSA和KH560-SiO 2的质量分数对涂层接触角、硬度和粗糙度的影响.结果表明:采用溶胶-凝胶法并通过KH560改性合成了环氧基改性纳米SiO 2溶胶(KH560-SiO 2),平均粒径在200±50 nm,大小均一,呈规则的球形,分散性好.当质量分数4%的FVSA与质量分数8%的KH560-SiO 2相混合时,得到的防指纹剂无论是在疏水疏油性、耐摩擦性及硬度等各方面性能都有所提升.其中接触角达到122°,粗糙度为0.033μm,硬度达到5 H,且涂层经过800次的摩擦之后依旧保持着良好的疏水性能.

新型耐久超疏水墙面涂层的制备与性能评价

目的从改善建筑墙体环境的角度出发,制备既能实现墙面自清洁,又具备耐久性的超疏水涂层。方法将溶胶凝胶法制备得到的改性SiO2/硅藻土复合溶胶溶液与氟硅树脂乳液混合,喷涂在墙面上,得到了一种新型耐久的超疏水墙面涂层。利用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱仪(XPS)和接触角测量仪对涂层的微观形貌、化学结构和浸润性进行了观察分析,研究了硅藻土浓度对涂层超疏水性能以及机械强度的影响,并测试了涂层的耐酸碱能力、耐候性和自清洁能力。结果硅藻土的最佳质量分数为7%,所制备的涂层拥有最佳性能,此时涂层的水接触角为160.74°±2°,滚动角为0.8°±1°。经11次胶带剥离后,涂层保持154.43°的接触角和4.8°的滚动角;经15次胶带剥离后,水滴仍可在其表面滚落,机械稳定性良好,超疏水性能优异。对于pH值为2~13的液体,涂层可保持150°以上的水接触角。在24个温度交替周期内,涂层水接触角保持在160°左右。在30 h的紫外辐射后,涂层水接触角下降至148.51°。涂层具有抵御颗粒污染物粘附以及有色溶液浸染的能力,能够保持墙面干净,具有良好的自清洁能力。结论涂层的超疏水性能优异,具有耐久性和耐候性,能够有效地实现墙面的自清洁。

端羟基氟硅油改性环氧树脂的制备和性能研究

以EP(环氧树脂)为基体、端羟基氟硅油为改性剂和DBTDL(二月桂酸二丁基锡)为催化剂,将硅和氟引入到EP中,制备了综合性能良好的改性EP。研究结果表明:随着氟硅油含量的增加,EP的弯曲强度和拉伸强度有所下降,但断裂伸长率增大,同时耐高温性能和疏水性能变好。

冻融循环作用下氟硅涂层对混凝土性能影响研究

为了研究氟硅树脂涂料冻融循环后的力学性能变化,通过冻融循环试验,研究刷涂氟硅树脂涂料和不刷涂氟硅树脂涂料(基准混凝土)进行对比试验,并对环氧涂料、硅烷涂料在冻融环境下质量损失率、抗压强度进行对比研究。采用扫描电镜(SEM)分析涂覆氟硅涂料混凝土表面和侧面。结果表明,在冻融循环作用下,涂覆涂料混凝土的质量、抗压强度损失率相对基准混凝土较低,其中氟硅涂料的混凝土损伤最小。通过涂覆氟硅涂料混凝土抗折强度、对接强度试样,氟硅涂料与混凝土之间具有较好的粘接性能。从扫描电镜分析结果表明,氟硅树脂涂料在混凝土表面硬化后与混凝土之间的粘接性能较高,形成一定厚度的保护膜,显著提高混凝土的抗冻性能及耐久性能。

氟硅改性无溶剂环氧涂料的制备与性能

采用甲基丙烯酸十三氟辛酯(TFM)改性氨基硅油(AS)制备氟化氨基硅油(FAS),并用其改性环氧树脂(EP)探究氨基硅油及氟化氨基硅油添加量对环氧涂层性能的影响。本文通过红外光谱对改性结果进行表征,通过柔韧性测试、画圈附着力测试、铅笔硬度测试、耐冲击测试、热失重测试、接触角测试、紫外加速老化实验和Tafel极化曲线测试,分别评价涂层的柔韧性、附着力、硬度、耐冲击性、耐热性、疏水性、耐候性和防腐性能,通过扫描电镜对涂层断面进行分析,并通过EDS对涂层进行表面元素分析。结果表明,氟添加量为15%制备氟化氨基硅油改性环氧树脂时,氟硅改性EP涂层相对于未改性EP涂层,硬度由2H提升至3H,附着力由2级提升至1级,柔韧性由1mm提升至0.5mm,耐冲击由45cm提升至50cm,热稳定性增强,接触角由70.5°提升至123°,耐紫外老化(432h)由3级提升至1级,E_(corr)由-0.6187V正移至-0.1720V,I_(corr)由1.9858×10^(-8)A/cm^(2)减小至3.7125×10^(-10)A/cm^(2)。适量氟化氨基硅油的引入,显著提升了环氧涂层的机械性能、耐候性能和防腐性能。

氟硅树脂疏水涂层的研究进展

氟硅树脂是含有氟元素和硅元素一类树脂的统称,具有低表面能、低介电常数、耐热性、耐化学品腐蚀性以及可调的机械性能等优点。这类树脂在自组装、自清洁、超疏水、耐高温、药物缓释、水油分离等材料的制备方面都有很大的应用潜力。介绍了近年来氟硅树脂在涂层,包括疏水涂层、自清洁涂层和抗结冰涂层领域的研究进展。

氟硅树脂防腐技术在煤化工装置中的应用

腐蚀会缩短装置与设备寿命,造成生产成本上升,如果介质泄漏还可能导致人员伤亡和环境污染。介绍了氟硅树脂防腐机理及应用情况,氟硅树脂防腐技术在生产中经过实际验证,效果良好,成为解决煤化工行业防腐难题的新方法。