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.     

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.     

喷涂法制备功能性超疏水复合涂层及其性能研究

以常用工程材料硅树脂BP与St(o)ber法合成的二氧化硅(SiO2)分散液为原料,运用喷涂法(spray-coating)制备出了功能性微/纳粗糙(MNR)结构的超疏水涂层,其接触角可以达到146.5°,滚动角小于1°(测试液滴量为15μL).通过分析喷涂法制备复合涂层所需的条件,得出喷涂液pH＝7.7-8.0时,在...     

有机硅改性聚氨酯/纳米SiO2复合超疏水涂层的制备

以4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、聚四氢呋喃醚二醇(PTMEG)、羟基封端的聚二甲基硅氧烷(HO-PDMS)、1,4-丁二醇(BDO)为原料,合成了有机硅改性的聚氨酯溶液,通过核磁共振、红外光谱技术对其结构进行表征,并研究了羟基硅油加入量对聚氨酯热稳定性、疏水性的影响.以有机硅改性的聚氨酯溶液为基体、含氟硅烷偶联剂改性的纳米二氧化硅颗粒为填料,喷涂制备超疏水涂层,研究了填料添加量对复合涂层疏水性的影响.结果表明:当硅油加入量为9 wt%,填料加入量为60 wt%时,复合涂层性能最优,水接触角为153.3°,滞后角为6.3°.经过200℃加热1 h后,仍然具有大于150°的水接触角.对复合涂层进行磨损实验与防冰测试,结果表明:该复合涂层在磨损过程中,在基底暴露之前,整个涂层基体都具有超疏水性;并且该涂层能有效降低结冰温度,延长结冰时间,具有良好的防冰性能.     

喷涂法构筑二氧化硅纳米粒子涂层及其光学和润湿性质

采用Stöber方法,通过调节反应温度及乙醇和水的体积,合成了不同粒径的二氧化硅纳米粒子.以合成的粒径为20 nm的二氧化硅纳米粒子为原料,采用简单、方便的喷涂方法在玻璃片上构筑了纳米粒子涂层.在550 ℃煅烧二氧化硅纳米粒子涂层,增强了二氧化硅纳米粒子在玻璃片上的附着力.用1H, 1H, 2H, 2H-全氟辛基三乙氧基硅烷修饰之后,二氧化硅纳米粒子涂层的表面润湿性由亲水性转变为疏水性.通过喷涂法制备的二氧化硅纳米粒子涂层具有减反增透效果,当二氧化硅纳米粒子质量分数为0.48%、循环喷涂沉积数为3时,涂层在可见光范围内的最大透光率可达95.5%.用扫描电子显微镜观测涂层表面形貌发现,喷涂法制备的涂层是均匀的、可控的.喷涂技术构筑纳米粒子涂层具有简单快速、可大面积应用等优点.     

纳米结构TiO2／SiO2的逐层自组装

采用逐层自组装方法在二氧化硅球表面交替组装了十二烷基硫酸钠单分子膜和 二氧化钛纳米粒子膜，该复合多层膜经高温假烧后得到了核壳型纳米结构二氧化钛 ／二氧化硅复合颗粒．利用XRD，SEM，X射线能谱等对复合颗粒进行了表征．结果 表明：二氧化肽在复合颗粒表面排列紧密、均匀，粒径在50nm左右，为锐钛矿型结 构．复合颗粒中二氧化肽的含量随组装层数的增加而均匀增加．     

基于TA-FeⅢ还原Ag离子构建木材疏水表面

本研究用一种简单、通用、快速的化学表面改性方法对木材进行疏水改性,制备的木材试件具有优异的疏水性能,具有拓展低值人工林木材应用范围的潜在能力。利用单宁酸(TA)与三价铁离子(Fe^Ⅲ)配位形成的TA-Fe^Ш复合涂层的粘附性以及TA中游离邻苯二酚/邻苯三酚良好的还原能力,将金属Ag离子原位还原为Ag纳米颗粒,在木材表面构建良好的粗糙度;随后,在复合涂层上接枝疏水长链,从而制备出疏水型木材。结果表明,随着自组装次数的增加以及还原的Ag纳米颗粒在木材复合涂层的沉积,使得木材表面的粗糙结构得到了适度的发展。未改性木材表面的接触角为52.0°,随着接触时间延长,接触角迅速下降,水滴很快渗入到木材中;而经过改性处理的木材,随着自组装次数的增加,TA-Fe^III/木材试件的接触角从138.2°增加至近143.7°;TA-Fe^III/Ag/木材试件的接触角从142.3°增加到了146.7°,使木材具有了优异的疏水性能。在强酸、强碱、有机溶剂、超声波清洗和紫外线老化等恶劣条件下,疏水木材接触角均高于135.0°,制备出...     

透明抗静电多功能超疏水薄膜的制备

采用提拉法在聚酰亚胺薄膜表面分步涂覆了银纳米线及疏水纳米二氧化硅, 分别构筑了导电网络及超疏水涂层, 制备了超疏水抗静电透明薄膜. 研究结果表明, 超疏水抗静电透明薄膜保持了较高的透光性, 其透光率高于90%. 同时, 银纳米线网络的构筑有效增加了超疏水抗静电透明薄膜的导电性, 使其表面电阻介于10⁶~10¹⁰ Ω之间, 达到了抗静电要求. 水滴在该薄膜表面静态接触角高达156.4°, 滚动角小于1°, 展现了优异的超疏水特性. 通过导电网络及疏水涂层的构筑, 实现了透明及抗静电超疏水多功能的统一.     

SiO2含量对钛/硅复合氧化物聚酯催化剂性能的影响

研究了钛/硅复合氧化物聚酯催化剂中,二氧化硅含量对聚对苯二甲酸乙二醇酯缩聚反应的影响.催化剂XRD谱图表示,增加二氧化硅含量会抑制二氧化钛的结晶.随着二氧化硅含量的增加,钛/硅催化剂表面Lewis酸的数目和强度都减小.比表面积和Lewis表面酸性都会影响钛/硅催化剂的活性.     

聚二甲基硅氧烷－氯磺化聚乙烯共混涂膜表面润湿性与表面结构的研究

研究了α，ω－二羟基聚二甲基硅氧烷（ＨＴＰＤＭＳ）－氯磺化聚乙烯（ＣＳＰ）非均相共混涂膜表面润湿性与表面结构的关系，发现膜表面疏水性随ＣＳＰ含量增加而出现突变点．ＸＰＳ分析证明，这是由于氯元素在表面含量呈突变性。阐明均一的疏水性共混涂膜形成的条件．     

碱/酸两步催化法制备耐候性SiO2增透膜的研究

以正硅酸乙酯(TEOS)为先驱体,采用碱/酸两步催化溶胶-凝胶法制备出一种兼具碱催化增透膜的高透过率和酸催化增透膜的良好耐摩擦性能的优点的SiO2增透膜。对酸碱催化SiO2相对比例及酸催化时水含量的系统研究表明,当酸催化SiO2的含量为50%时,增透膜综合性能最好,即具有高透过率和高耐摩擦性;当nH2O/nHCl=1∶0.0010时,增透膜的透过率最高。碱/酸两步催化法制备的增透膜与水的接触角仅为11.3°,本文进一步用六甲基二硅氧烷(HMDS)对增透膜表面进行了修饰,修饰后增透膜的接触角提高至52.5°,增透膜的疏水性及环境稳定性得到较大的提高。     

耐环境性SiO2/SiO2-TiO2 增透膜的设计与制备

根据膜层设计理论设计出以K9玻璃为基体的耐环境性的双层增透膜, 这种增透膜在特定波长处具有超高的透过率. 以盐酸为催化剂, 分别以正硅酸乙酯和钛酸丁酯为前驱体制备了SiO2和TiO2溶胶, 将SiO2和TiO2溶胶按一定比例混合得到SiO2-TiO2复合溶胶. 通过改变复合溶胶中SiO2的含量调节复合膜的折射率, 通过改变提拉速度控制薄膜的厚度. 实验结果表明, 双层增透膜在550 nm处的透过率达到99.9%. 增透膜经较强机械摩擦后峰值透过率基本保持不变, 表明该增透膜具有优良的耐摩擦性. 进一步采用六甲基二硅氮烷对增透膜表面进行修饰, 修饰后增透膜的接触角增大至98.3°, 增透膜的疏水性及环境稳定性得到较大提高.     

Effect of microstructure and surface roughness on the wettability of superhydrophobic sol–gel nanocomposite coatings

Sol–gel nanocomposite coatings were fabricated by spraying precursor mixtures containing hydrophobically modified silica (HMS) nanoparticles dispersed in sol–gel matrices prepared with acid-catalyzed tetraethoxysilane (TEOS), and methyltriethoxysilane (MTEOS). The hydrophobicity of the coatings increased with increase in the concentration of HMS nanoparticles. Superhydrophobic coatings with water contact angle (WCA) of 166° and roll-off angle <2° were obtained by optimizing the sol–gel processing parameters and the concentration of silica nanoparticles in the coating. FESEM studies have shown that surface has a micro-nano binary structure composed of microscale bumps and craters with protrusions of nanospheres. The properties of composite coatings fabricated by spin coating and spray coating methods were compared. It was found that the microstructure and the wettability were also dependent on the method of application of the coating.     

Electrochemical characteristics and interfacial contact resistance of Ni-P/TiN/PTFE coatings on Ti bipolar plates

The Ni-P/TiN/PTFE (poly tetra fluoroethylene) composite coatings were prepared by electroless plating method on Ti plate, which was used as bipolar plates of proton exchange membrane fuel cells (PEMFCs). The morphology, crystallographic texture, electrochemical corrosion, contact resistance, and hydrophobic property of the Ti bipolar plates with coatings were investigated. The results revealed that Ni-P/TiN/PTFE coating had a dense surface morphology, uniform distribution of composite particles. Ti with coating showed 0.48 μA cm² of corrosion current in the simulated solution of PEMFCs and 6 mΩ cm² of interfacial contact resistance (ICR). The hydrophobicity test showed that the coating interface was flat and the wetting angle was 112.4°. In conclusion, The Ni-P/TiN/PTFE composite coatings exhibit superior improvement in corrosion resistance, interface hydrophobicity, and conductivity to Ni-P, Ni-P/TiN, and Ni-P/PTFE coatings. The Ni-P/TiN/PTFE coating was suited for bipolar plate surface modification of bipolar plates.     

甲基三乙氧基硅烷修饰的Ti3+/SiO2复合薄膜的发光性能

采用溶胶-凝胶(Sol-Gel)法, 以正硅酸乙酯(TEOS)和甲基三乙氧基硅烷(MTES)为先驱物, 盐酸为催化剂, 用二步水解法制备了Ti3+/SiO2薄膜和甲基三乙氧基硅烷修饰的Ti3+/SiO2复合薄膜. 采用红外光谱仪、X射线衍射仪、椭偏仪、荧光光谱仪等对膜层性质进行了分析. 结果表明, 掺杂Ti3+的SiO2薄膜分别在250 nm附近有一弱的激发峰, 294 nm附近有一强的激发峰, 在393 nm附近出现一强的发射峰. IR光谱发现, MTES修饰的Ti3+/SiO2复合薄膜的Si—OH的吸收峰强度比Ti3+/SiO2薄膜的略减小, Si—O—Si的吸收峰明显增强, 表明复合薄膜硅氧网络结构更规则, 有利于Ti3+的均匀分散. Ti3+/SiO2薄膜与复合薄膜的孔隙率分别为13.64%和6.66%, 表明MTES的加入使薄膜更致密. 在空气中陈放30 d后, Ti3+/SiO2薄膜已经检测不到荧光发射峰, 而MTES修饰的Ti3+/SiO2复合薄膜荧光强度只下降了18%. 在氮气中陈放30 d后, 普通薄膜与复合薄膜的荧光强度均仅下降了10%. 表明Ti3+的荧光猝灭的主要原因是由于Ti3+被氧化造成的. 溶胶中加入MTES后, 薄膜表面结构得到改善, 有效地防止了Ti3+的氧化, 荧光强度更稳定.     

钛基多孔HA/SiO2复合涂层的制备及性能研究

为了制得表面多孔且与基材结合强度高的羟基磷灰石(HA)涂层,实验中以正丁醇为分散介质,以SiO2粉末为添加剂,纯钛片为基材,电泳沉积制备羟基磷灰石/二氧化硅/壳聚糖/(HA/SiO2/CS)复合涂层,经后续热处理得到多孔HA/SiO2复合涂层,采用扫描电镜(SEM)、傅立叶红外光谱仪(FT-IR)、X射线衍射仪(XRD)、万能材料试验机对涂层的表面形貌、组成、结构和结合强度进行测试和表征,并通过模拟体液(SBF)浸泡法对复合涂层的生物活性进行评价.结果表明:当悬浮液中的HA/SiO2/CS质量比为1∶1∶1时,制得的HA/SiO2/CS涂层经700℃热处理后获得的HA/SiO2复合涂层孔洞分布均匀,大孔孔径在10～15μm,小孔孔径在1～5μm;涂层与基材的结合强度达到25.5 MPa;多孔HA/SiO2复合涂层在SBF中浸泡7 d后,涂层表面碳磷灰石化;说明实验中添加SiO2所制得的多孔HA/SiO2复合涂层与钛基材结合强度高,且具有良好的生物活性.     

Synthesis of biocompatible hydrophobic silica-gelatin nano-hybrid by sol-gel process

Silica-biopolymer hybrid has been synthesised using colloidal silica as the precursor for silica and gelatin as the biopolymer counterpart. The surface modification of the hybrid material has been done with methyltrimethoxysilane leading to the formation of biocompatible hydrophobic silica-gelatin hybrid. Here we are reporting hydrophobic silica-gelatin hybrid and coating precursor for the first time. The hybrid gel has been evaluated for chemical modification, thermal degradation, hydrophobicity, particle size, transparency under the UV-visible region and morphology. FTIR spectroscopy has been used to verify the presence of CH(3) groups which introduce hydrophobicity to the SiO2-MTMS-gelatin hybrids. The hydrophobic property has also been tailored by varying the concentration of methyltrimethoxysilane. Contact angle by Wilhelmy plate method of transparent hydrophobic silica-gelatin coatings has been found to be as high as approximately 95 degrees . Oxidation of the organic group which induces the hydrophobic character occurs at 530 degrees C which indicates that the surface hydrophobicity is retained up to that temperature. Optical transmittance of SiO2-MTMS-gelatin hybrid coatings on glass substrates has been found to be close to 100% which will enable the hybrid for possible optical applications and also for preparation of transparent biocompatible hydrophobic coatings on biological substrates such as leather.