TiO2-PTFE水性氟碳疏水涂層的制備及性能研究.pdf

1、目前，將納米TiO2粒子與有機(jī)聚合物樹脂結(jié)合而制備出具有疏水自清潔功能的納米復(fù)合涂層材料已成為涂層材料研究的熱點(diǎn)方向之一。相比于普通涂層材料，納米涂層材料兼具有機(jī)聚合物和無機(jī)納米粒子效應(yīng)可以使涂層表現(xiàn)出更好的性能，如較高的附著力，硬度，耐水性，耐酸堿性性，抗紫外線老化性等，同時(shí)賦予涂層特殊的疏水結(jié)構(gòu)，并且納米TiO2高光催化性可以使涂層具有很好的自清潔防污性能。研究表明，低表面能和粗糙結(jié)構(gòu)是制備疏水自清潔涂層的關(guān)鍵?；瘜W(xué)穩(wěn)定性高和表面能

2、低的氟碳樹脂及高光催化活性的納米TiO2就成為制備疏水自清潔涂層的首選材料。PTFE極低的表面能也有助于疏水涂層的制備，并且PTFE的加入對(duì)涂層的耐酸堿性、耐磨性、防粘性、抗刮擦性等有巨大的提升。本文采用共混法制備出了一種納米TiO2/PTFE氟碳疏水涂層材料。本論文的主要研究結(jié)論如下:
　　(1)由于表面活性強(qiáng)的納米TiO2粒子易團(tuán)聚，會(huì)使其在高性能涂層中的應(yīng)用中受到較大的牽制，所以納米TiO2的分散問題成為本研究首先要解決的問

3、題。本文采用四種不同的分散劑研究其對(duì)納米TiO2在水中分散穩(wěn)定性的影響，確定了最佳分散劑SN-5040。探討確定了分散劑用量、漿料pH值、分散方法等對(duì)納米TiO2分散性能的影響，得到最佳分散劑用量為0.8wt.％，最佳pH值為8-10之間，最佳分散方法為高速剪切分散法0.5h+超聲分散法0.5h。
　　(2)研究了涂層中功能填料和各種助劑的相互影響，研究了納米TiO2添加量和PTFE添加量對(duì)涂層性能的影響，對(duì)涂層進(jìn)行附著力、硬度、

4、靜態(tài)水接觸角、體積電阻率等性能測(cè)試來確定最佳配比，得出納米TiO2的最佳添加量為6wt.％，PTFE的最佳添加量為12wt.％。并研究了成膜助劑、流平劑、增稠劑、消泡劑、固化劑等助劑對(duì)涂層性能的影響，當(dāng)成膜助劑的添加量為2wt.％，流平劑的添加量為0.3wt.％，增稠劑的添加量為0.3wt.％，消泡劑的添加量為0.3wt.％，固化劑的添加量為1wt.％時(shí)，涂層的性能較優(yōu)。
　　(3)并對(duì)涂層材料進(jìn)行表征分析，對(duì)涂層的疏水性能進(jìn)行測(cè)

5、定，利用接觸角測(cè)量?jī)x對(duì)涂層的表面對(duì)水靜態(tài)接觸角測(cè)定，達(dá)到126°。利用掃面電子顯微鏡(SEM)對(duì)涂層的表面形貌分析得到，涂層表面具有納微二元粗糙結(jié)構(gòu)，使其具有較好的疏水性能。利用X射線光電子能譜儀(XPS)對(duì)涂層元素分析表明納米TiO2與PTFE通過化學(xué)鍵合作用，其表面形成了微納復(fù)合粗糙結(jié)構(gòu)，從而增強(qiáng)涂層表面疏水性。涂層在紫外光照射下疏水性能未下降，涂層表面沾污油酸后，接觸角先降低到60°左右，后又恢復(fù)到125°，涂層具有良好的疏水保持