溶膠-凝膠法制備氟硅烷涂層及其疏水性能研究.pdf

1、本論文采用溶膠-凝膠法,通過改變反應(yīng)條件,控制形成的溶膠顆粒尺寸,同時進(jìn)行化學(xué)改性,結(jié)合粒子填充方式構(gòu)造粗糙結(jié)構(gòu)獲得超疏水表面。
　　以正硅酸乙酯(TEOS)為原料,氫氧化鈉為催化劑,十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)為模板,三氟丙基甲基二氯硅烷(TFPDClS)為表面氟化試劑制備氟改性納米二氧化硅。討論了催化劑用量、氟硅烷的用量對氟改性納米二氧化硅顆粒尺寸、形貌及疏水性能的影響。采用傅立葉紅外光譜(FTIR)、掃描電子顯微鏡(SE

2、M)和接觸角測試儀(CA)對氟改性納米二氧化硅的性能進(jìn)行了表征。結(jié)果表明,納米二氧化硅顆粒表面接枝有氟烷基,制備的氟改性納米二氧化硅顆粒尺寸均一可控,呈橢球型,分散均勻。包裹水珠的接觸角達(dá)到120°,揮發(fā)時間大于70min,水珠揮發(fā)較為完全。
　　采用溶膠-凝膠法,以 TEOS和 TFPDClS為原料,分別采用硝酸、氨水催化,在不同工藝下,制備了氟改性有機(jī)溶膠,并用旋轉(zhuǎn)涂膜機(jī)在玻璃表面旋涂成膜。討論了氟硅烷用量對溶膠結(jié)構(gòu)和性能的影

3、響。采用傅立葉紅外光譜(FTIR)、掃描電子顯微鏡(SEM)、原子力顯微鏡(AFM)和接觸角測試儀(CA)對改性溶膠涂層進(jìn)行表征。結(jié)果表明,有機(jī)改性溶膠中含有氟烷基,且溶膠結(jié)構(gòu)與氟硅烷用量有關(guān)。溶膠涂層表面均勻,少量微小凸起是由納米級顆粒及其微米級團(tuán)聚體構(gòu)成的,其平均粗糙度較低,且與氟硅烷用量有關(guān)。溶膠涂層的疏水性較好,且具有熱穩(wěn)定性,在不同溫度下涂層接觸角不隨時間延長明顯降低,較佳工藝下的涂層接觸角分別達(dá)到110°和158°。

4、　　結(jié)合粒子填充法,將氟改性納米二氧化硅顆粒填充到氟改性有機(jī)溶膠體系,獲得超疏水復(fù)合涂層。采用 FTIR、SEM、AFM和 CA對復(fù)合涂層結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行表征。結(jié)果表明,復(fù)合涂層中含有氟烷基,且其結(jié)構(gòu)主要與溶膠結(jié)構(gòu)有關(guān)。復(fù)合涂層表面均勻,填充的納米二氧化硅顆粒提高了溶膠涂層的粗糙程度,在復(fù)合涂層表面出現(xiàn)了較多分布均勻的由納米顆粒及其團(tuán)聚體構(gòu)成的粗糙結(jié)構(gòu)。填充改性二氧化硅顆粒使得復(fù)合涂層的疏水性得到提高,且仍具有熱穩(wěn)定性,在不同溫度下復(fù)合涂