有机硅改性水性聚氨酯涂层的制备及其防污性能

以甲苯二异氰酸酯(TDI)、聚己二酸-1,4-丁二醇酯(PCL2000)和羟基硅油(PDMS)为主要原料,合成了一系列有机硅改性的水性聚氨酯(PU)涂层.采用红外光谱、粒径分析、差示扫描量热、热重分析、接触角分析、偏光显微分析等表征了材料的结构与性能.将涂覆了改性PU涂层的面板浸泡在河水中,对比了不同质量分数PDMS的...     

超疏水涂层防覆冰机理及制备

结构物表面严重覆冰有时会威胁人们的生命财产安全,影响经济社会的平稳运行。超疏水涂层具有超大接触角、低滚动角的特性,在防覆冰领域有很好的应用前景。本文重点总结了超疏水涂层防覆冰机理的相关研究结果,并简单综述了聚合物-微粒复合材料类、特殊表面结构类两种典型超疏水型防覆冰涂层的研究进展,指出了目前在超疏水型防覆冰涂层研究中存在的不足,并对其发展趋势进行了展望。     

超疏水聚硅氧烷涂层的制备及其性能

采用溶胶-凝胶法,以甲基三乙氧基硅烷(MTES)为有机硅前驱体,通过酸-碱催化水解-缩合得到聚有机硅氧烷凝胶,经浸涂-提拉成膜技术在玻璃表面制备超疏水聚硅氧烷涂层。通过红外光谱(FT-IR)、水接触角(WCA)和场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)等分析技术对涂层进行了结构表征、疏水性测试和表面形貌观察。结果表明,涂层内部形成带有甲基和残余硅羟基基团的网络结构。当n(MTES)∶n(EtOH)∶n(H2O)分别为1∶35∶8和1∶45∶8时,在室温制备的涂层对水的接触角可分别高达160°和162°,滚动角均低至7°,并且涂层在250℃以下的热处理过程中,其疏水性基本保持不变。FE-SEM观察证实了涂层表面分布着许多孔径为0.5～1.0μm的微孔和粒径为50～100 nm的纳米颗粒聚集体,具有微-纳米尺寸相结合的双重结构。此外涂层还具有较高的透明性、对腐蚀性液体具有超疏水性。研制得到的超疏水涂层有望用于玻璃、织物、金属和塑料等基底表面作为保护和防腐蚀涂膜。     

超疏水涂层表面粗糙结构对防覆冰性能的影响

结冰给交通、电力输送和航空等领域带来极大的安全隐患,研究防覆冰技术具有重要的应用价值。目前最具前景的防冰方法是涂层防冰,本文介绍了疏水涂层的构建方法,阐述了涂层疏水性和疏冰性之间的关系;重点论证了涂层表面粗糙结构对其防覆冰性能的影响,指出防覆冰涂层研发中存在的问题,并对该领域的发展趋势进行了分析和展望。     

二氧化硅纳米颗粒/硅树脂复合超疏水功能涂层的制备和性能研究

将二氧化硅纳米颗粒和硅树脂制成混合液,采用喷涂法(spray-coating)制备出了具备超疏水性的复合涂层.研究了二氧化硅、硅树脂不同含量配比对涂层疏水性能的影响,结果表明复合涂层的接触角随二氧化硅含量的增加而增加.在二氧化硅含量大于3%(质量分数)时,涂层显现超疏水性;当二氧化硅含量为3%(质量分数)、硅树脂含量为7%(质量分数)时,涂层与水的接触角达到151.6°,滚动角接近0°.通过扫描电子显微镜(SEM)观察涂层表面的微观结构,发现超疏水性的涂层具备微-纳复合阶层结构,类球状突起粒径在5μm左右,类球状突起上分布纳米团聚颗粒,直径约为50 nm.这种类似荷叶表面的微(纳复合阶层结构,结合硅树脂的低表面能,使得复合涂层具备了超疏水性能.     

拒水型有机硅改性聚氨酯嵌段共聚物的合成与表征

以氨丙基硅氧烷偶联剂和端羟基聚二甲基硅氧烷(PDMS)为原料,合成了端氨丙基聚二甲基硅氧烷低聚物(SN2),并将其作为扩链剂,制备了有机硅-聚氨酯(Si-PU)嵌段共聚物.考察了聚氨酯预聚体的加料比(rNCO/OH)、SN2与聚氨酯预聚体的加料比(rNH2/NCO)对Si-PU嵌段共聚物溶液流变行为及其膜性能的影响.研究发现,该Si-PU共聚物的异丙醇溶液呈现较低的表观黏度及牛顿特性;成膜时,有机硅链段向表面迁移;膜表面对水的接触角达110°以上,且随着有机硅链段含量的增高而增大;共聚物膜的24 h吸水率较低(<1.5 wt%);但当有机硅链段含量过高时,吸水率反而增高.     

有机硅/蒙脱土复合改性聚氨酯弹性体的制备和性能

采用先将聚醚三元醇N330与有机蒙脱土(OMMT)研磨,制得N330/OMMT复合物,再将其与有机硅改性聚氨酯的预聚体混合的方法,以二甲硫基甲苯二胺(DMTDA)为固化剂,制备了有机硅/蒙脱土复合改性聚氨酯弹性体,并用FTIR对产物结构进行了表征.XRD和TEM表明,蒙脱土片层被撑开,并分散在基体中;SEM显示,加入蒙脱土后,有机硅与聚氨酯之间的相容性提高;TGA表明,有机硅和OMMT共同改性聚氨酯后,其耐热性比有机硅单一改性聚氨酯有所提高,并在OMMT含量为5 wt％时提高最大;DSC数据表明,在OMMT含量为5 wt％时,有机硅/蒙脱土复合改性聚氨酯弹性体的Tg明显升高.复合改性材料具有良好的表面性能和力学性能,其拉伸强度、断裂伸长率和硬度在OMMT含量为3 wt％时达到最大值.     

防覆冰涂层构建机理及制备

航空、通信、电力和运输设备的覆冰现象给人们的生产、生活带来许多不便,甚至引起重大经济损失,防覆冰涂层主要通过材料表面特殊物理化学性能与微相形貌来实现抗冰目的,这类材料需要兼具防结冰性和疏冰性,从延长结冰时间和降低冰的附着力两方面来减轻甚至消除冰雪积聚,是目前研究的热点。本文从防覆冰机理入手,深入探讨了防结冰性和疏冰性的影响因素,阐述了防覆冰涂层材料的设计与制备方面的最新进展,并对防覆冰涂层目前存在的问题与发展方向进行了分析和展望。     

基于呼吸图法的环氧树脂基超滑液体灌注防冰涂层

通过呼吸图法构筑了多孔环氧树脂基底,并在此基础上通过聚二甲基硅氧烷改性以及二甲基硅油润滑液灌注制备了具有优异润滑性的液体灌注涂层.实验结果表明,基底表面孔径及孔隙率随着环境湿度增大而增大,且涂层在不同金属基底上都有良好的黏附性能.基于上述基底所制备的液体灌注涂层具有较低的滚动角(2°),且对多种液体具有良好的滑动性.该涂层被用于冰黏附的防治,展现出较低的冰黏附强度(175 kPa)及较长的延迟结冰时间(>600 s),表明其具有优异的防冰性能.     

抗结冰涂层: 从表面化学到功能化表面

在交通运输、航空航天、电力通信等诸多领域,结冰给人类和社会带来很大危害和安全隐患。现有的抗结冰方法如机械除冰、加热除冰以及喷洒化学试剂等虽然有效,但是存在耗能大和环境污染等问题。在基体表面涂装具有抗结冰性能的功能涂层被认为是一种必要的切实有效的方法,近年来备受关注。本文在介绍了涂层抗结冰原理及基体表面结冰影响因素的基础上,详细综述了近年来各类抗结冰涂层取得的研究成果,主要包括牺牲性涂层、疏冰涂层和超疏水涂层。重点介绍了制备抗结冰涂层所用的材料及方法,并分析了各种抗结冰涂层的优缺点,指出了抗结冰涂层目前存在的问题,最后对抗结冰涂层的发展趋势进行了分析和展望。     

聚苯硫醚超疏水复合涂层的制备与性能

利用工业原料聚苯硫醚微粉和疏水性二氧化硅纳米粉末,采用喷涂法在瓷砖表面制备了疏水复合涂层.研究了热处理温度、组分配比对涂层表面形貌、粗糙度和接触角的影响,发现随着热处理温度升高,涂层表面粗糙度增大,随着疏水性二氧化硅含量的增加,由于表面聚集的疏水性二氧化硅增多,涂层疏水性增强,在热处理温度为280℃、疏水性二氧化硅与聚苯硫醚质量比为1∶1时,可获得超疏水涂层,涂层的接触角大于150°,滚落角小于4°,pH值为1～14的水溶液在其表面都具有很高的接触角.超疏水涂层具有良好的自清洁效果,并且经落沙法实验测定,超疏水涂层耐刮伤性能良好.     

氨基硅油改性聚醚型聚氨酯

以甲苯二异氰酸酯、聚氧化丙烯二醇、氨乙基氨丙基聚二甲基硅氧烷为原料在无溶剂条件下合成了有机硅改性聚氨酯预聚体 ,用红外光谱对其进行了表征。以 3,3′ 二氯 4 ,4′ 二氨基 二苯基甲烷复合固化剂固化得氨基硅油改性聚氨酯材料 ,对材料的力学性能、耐热性、表面水接触角测试等表明 ,改性聚氨酯在ω(氨基硅油 ) =3%～ 15 %时 ,有较明显的改性效果 ,且在ω(氨基硅油 ) =10 %时 ,具有最佳综合性能 ,其拉伸强度和伸长率较未改性的分别提高 31%和 5 2 % ,表面水接触角提高了 2 3° ,耐热性也有所提高     

苯基聚倍半硅氧烷改性大豆油基聚氨酯的合成及其性能研究

以环氧大豆油为起始原料经开环反应合成出大豆油多元醇,并与聚乙二醇(PEG-600)互混作为多元醇原料制备出植物油基聚氨酯.在预聚体合成过程中,加入不同含量的七苯基三环庚硅氧烷三硅醇,通过醇羟基与异氰酸酯基的反应,将聚倍半硅氧烷(POSS)引入到植物油聚氨酯基体中,制备出聚氨酯(PU/POSS)纳米复合材料,并探讨纳米粒子—聚倍半硅氧烷对聚氨酯材料热稳定性,表面疏水性及力学性能的影响.热重分析(TGA)结果表明,在O2条件下,复合材料的初始降解温度Td5和最终稳定温度Tf都会提高,特别是当POSS含量达到9.27 wt%后,聚氨酯在450~500℃之间较强的失重现象消失;DSC结果表明玻璃化温度Tg随粒子含量的增加呈现先增大后减小的趋势;静态接触角测试结果表明随POSS含量的增加,材料表面的疏水、疏油性随之增大.拉伸测试结果表明POSS的引入能在一定程度上提高材料的拉伸强度.     

有机硅改性环氧树脂防腐蚀涂层的研究进展

环氧树脂(EPRs)因其良好的耐蚀性、耐化学品性、黏附性及低固化收缩率而广泛应用于防腐蚀涂层。由有机硅烷或线性聚硅氧烷出发,经前者的水解、缩合及两者与EPR的加成等反应,将疏水性良好的有机硅树脂(SR)凝胶或链段作为(EPR-填料)偶联层、(金属基底)底漆、(分散或互穿聚合物网络)相、或(共聚)组分引入到EPR固化涂层体系中,可以通过疏水阻隔及凝胶相或交联点(链段)缓蚀的机理提高改性EPR涂层的防腐蚀性能;SR的体积分数效应亦改善了涂层的耐老化性与耐热性。在无水催化条件下,经有机硅烷的烷氧基与EPR的羟基之间的醇解(缩合)反应,生成硅烷小分子接枝改性EPR固化涂层;亦能通过体系中未反应的烷氧基的水消化(水解)阻隔改良涂层的防腐蚀性能。当向SR改性EPR涂层中加入陶瓷(纳米氧化物、粘土、碳材料)填料时,适中的含量可能导致独特的树脂-陶瓷两相形态而产生结构性疏水;当引入无机酸盐(铬酸盐、磷酸盐、硅酸盐、稀土铈盐、钼酸盐、高锰酸盐)或有机化合物(8-羟基喹啉、四氯代苯对醌)转化膜或颗粒时,可能在涂层-金属界面处发生转化保护型电化学防护;而当填充低电位活性金属(Mg、Zn)粉末时,则可能在金属基底表面形成阴极保护型电化学防护;同时,所有三种填料的加入均可能进一步增强涂层的缓蚀效应。在调控与优化EPR-SR体系结构与形态的同时,辅以各种改性填料的协同耦合使用,成为实现SR改性EPR涂层防腐蚀性能最佳化的必经途径之一。     

树莓状超疏水多孔复合棉纤维的制备及油水分离性能

基于聚多巴胺（PDA）的化学性质和树莓状纳米粒子的粗糙结构,以聚多巴胺包覆的棉纤维为基底,制备了具有多重粗糙度的树莓状超疏水多孔复合棉纤维材料.通过扫描电子显微镜观察树莓状超疏水多孔复合棉纤维表面的微观形貌,PDA-SiO₂纳米粒子稳定地固定在聚多巴胺涂覆的棉纤维表面.经过氟化改性的树莓状超疏水多孔复合棉纤维具有超疏水性,水接触角为158.2°,油接触角为0°.油/水分离实验结果表明,树莓状超疏水多孔复合棉纤维对己烷/水混合物的分离效率可达99.4%以上,使用20次后仍维持较高的分离效率.同时,其具有较高的溶剂吸附能力（13~34 g/g）、重复使用性及机械稳定性,吸油能力可与硅气凝胶相媲美.     

氨乙基氨丙基聚二甲基硅氧烷改性水性聚酯型聚氨酯的研究

由聚酯二元醇、异佛尔酮二异氰酸酯和二羟甲基丙酸合成聚氨酯预聚体，以氨乙基氨丙基聚二甲基硅氧(AEAPS)为扩链剂，制备了AEAPS改性聚氨酯水分散液。与未改性的聚氨酯水分散液相比，AEAPS改性聚氨酯水分散液的粒径增大，但粒径分布和表面张力基本不变，说明疏水的聚二甲基硅氧烷侧链被包裹于分散颗粒的内部；此外，改性聚氨酯水分散液的冻融稳定性显著增强。AEAPS改性聚氨酯水分散液成膜后，吸水率明显下降，水在膜表面的接触角增加，400℃时热失重下降，具有良好的疏水性和耐热性。     

自修复超疏水涂层材料研究进展

超疏水涂层材料具有自清洁、减阻、防雾、防黏附等特点,被广泛应用于防腐涂层、管道运输、油水分离等领域。但超疏水涂层材料在使用过程中由于物理磨损和化学腐蚀等原因易使其丧失超疏水性能,限制了其在工业中的实际应用,因此自修复超疏水涂层材料应运而生,且成为近年来的研究热点。本文综述了自修复超疏水涂层材料的最新研究进展,总结并对比了外援型自修复超疏水涂层材料和本征型自修复超疏水涂层材料的优缺点,同时对该领域的未来发展前景进行了简要展望。     

聚乳酸/二氧化硅超疏水材料的制备及其性能研究

本研究采用硅烷偶联剂KH570化学接枝与硬脂酸(SA)物理包覆相结合的方法对纳米二氧化硅(SiO_2)进行有效改性,得到具有一定疏水效果并能在聚合物基体中有效分散的纳米填料,以聚乳酸(PLLA)为聚合物基体,通过非溶剂诱导相分离法制得了超疏水PLLA/SiO_2复合膜,其表观接触角由纯PLLA的120°提高到153°。研究还发现,填料含量不同,基体的结晶性能也不同,随着改性纳米SiO_2填料含量的增加,膜的结晶度从9.8%提高到17.19%,结晶度对材料表面粗糙结构的构建有重要作用,粗糙结构有助于表面疏水性能的提升。     

聚硅氧烷与纳米SiO_2复合改性光固化水性聚氨酯的制备与性能

以聚碳酸酯二元醇(PCD)和羟基封端的聚二甲基硅氧烷(PDMS)为软段、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为硬段,在乳化过程中引入纳米SiO_2,制得光固化水性聚氨酯纳米复合乳液。采用纳米粒度仪、SEM、光学接触角测量仪、电子拉力机等对复合乳液和复合膜的结构与性能进行了表征。研究结果表明:纳米SiO_2相互接触,形成了连续的纳米SiO_2网状结构贯穿于整个聚合物基体中;PDMS与纳米SiO_2的复合引入使复合膜杨氏模量、拉伸强度、断裂伸长率、表面疏水性及耐水性均得到显著提高。     

二氧化硅／环氧树脂复合涂层的制备及其疏水性能

采用喷涂技术,在马口铁表面喷涂环氧树脂和二氧化硅复合涂层,研究了二氧化硅的含量对表面疏水性的影响,复合涂层的疏水性随二氧化硅含量的增加而增加．当二氧化硅质量分数增大到40％时,所制备的复合涂层与水的接触角约为141°且具有较小的滚动角．