透明超疏水涂層的制備及應用研究.pdf

1、目前，類荷葉表面仿生超疏水涂層的制備及應用研究已得到國內(nèi)外研究學者的廣泛關注。隨著納米技術的日趨完善，人們越來越多的從機理上探討自然界中超疏水現(xiàn)象的原因和解釋，并以此為理論依據(jù)仿生制備具有諸多功能和應用前景的超疏水涂層，用于生產(chǎn)生活的方方面面。
　　 隨著超疏水涂層研究的深入，人們對其功能和應用的要求也越來越高，根據(jù)應用范圍的不同制備具有特定性質(zhì)功能的涂層已是大勢所趨。而應用于玻璃以及建筑外墻上的超疏水涂層，透光性是非常重要的參

2、數(shù)之一，只有在提高表面疏水性的同時兼顧到透光性，才能成功構建滿足人們所需的透明超疏水涂層。本文重點致力于在玻璃表面構建透明超疏水涂層，首先通過有機-無機雜化，無機粒子改性等方法提高基質(zhì)表面粗糙度，并嚴格控制粒子尺寸，最大限度上保持基質(zhì)表面透明度，之后進行無氟/含氟硅氧烷后續(xù)修飾，將低表面能基團接枝到前步制備的粗糙表面上，從而得到性質(zhì)穩(wěn)定，經(jīng)久耐磨的透明超疏水涂層。
　　 具體研究內(nèi)容為：
　　 (1)以正硅酸乙酯為硅源，

3、通過溶膠-凝膠過程與聚乙二醇形成PEG/SiO2有機-無機雜化材料，經(jīng)過相分離過程，提高了玻璃表面粗糙度，之后經(jīng)過低表面能物質(zhì)六甲基硅氮烷的后續(xù)修飾，最終在玻璃表面構建了透明超疏水涂層。實驗討論了反應溫度，PEG分子量，PEG用量，以及PEG/SiO2復合比例對超疏水涂層透明度和疏水性的影響，確定了制備透明超疏水表面的最優(yōu)條件。結(jié)果表明，制備所得涂層接觸角最大為168°，可見光區(qū)透過率在89％以上。該涂層還可以用在對疏水性和光學性能有一

4、定要求的其它基質(zhì)表面上。
　　 (2)采用傳統(tǒng)的St(o)ber法，通過溶膠-凝膠過程，調(diào)節(jié)溫度、氨水量等因素制備了粒徑范圍在10-100nm的單分散納米SiO2粒子，利用硅烷偶聯(lián)劑對單分散納米SiO2粒子進行表面改性，之后通過表面改性基團之間的反應進行不同尺寸粒子的組裝，得到顆粒復合型微/納結(jié)構SiO2粒子，實現(xiàn)了類荷葉表面分級粗糙結(jié)構的仿生構建。實驗結(jié)果表明，制備得到的微/納結(jié)構SiO2粒子結(jié)構較為均勻，尺寸較大粒子(50～

5、100nm)表面附著尺寸較小粒子(10～30nm)，和荷葉表面乳突上存在納米級細小突起的結(jié)構非常類似，這種二元粗糙結(jié)構符合疏水機理中的Cassie模型，是實現(xiàn)超疏水涂層構建的重要影響因素。
　　 (3)使用上一章制備所得微/納結(jié)構SiO2粒子分散液，利用活性羥基脫水縮合反應將微/納結(jié)構SiO2粒子沉積在玻璃表面，提高玻璃基質(zhì)表面粗糙度，之后在粗糙處理后的玻璃表面浸涂含氟硅氧烷(G502)水解疏水液，將烷基長鏈接枝到處理后的基質(zhì)表