乳液法制備超疏水二氧化硅薄膜的研究.pdf

1、分析歸納了國(guó)內(nèi)外近幾年來超疏水材料制備與研究的最新進(jìn)展，介紹了超疏水薄膜的基本理論、主要制備方法及應(yīng)用前景，指出了制備超疏水涂膜存在的問題和發(fā)展方向。在此基礎(chǔ)上，對(duì)乳液法的基本特點(diǎn)、基本理論、影響因素等作了詳細(xì)介紹，對(duì)乳液法制備超疏水薄膜的理論依據(jù)予以討論。 在本論文中，報(bào)道了一種簡(jiǎn)單方便的、新的超疏水表面的制備技術(shù)，并在玻璃基板上制得了的超疏水表面。利用乳液體系中分散相的不連續(xù)性作為模版制備了具有多孔的類蜂窩狀結(jié)構(gòu)的超疏水Si

2、O2薄膜。結(jié)果表明，在薄膜干燥過程中得到多孔結(jié)構(gòu)，并在熱處理工藝中成功保留。薄膜經(jīng)過辛基三甲氧基硅烷的氣相修飾，薄膜由超親水性轉(zhuǎn)變?yōu)槌杷?，接觸角達(dá)到156.3°。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合模版法和溶膠-凝膠法制備了微納米結(jié)構(gòu)的超疏水薄膜。首先以聚四氟乙烯（polytetrafluoroethylene，PTFE）乳液顆粒作為模版，以SiO2酸堿混合溶膠作為鍍膜前驅(qū)體，制備了具有納米孔網(wǎng)絡(luò)和微米顆粒相結(jié)合的微納米表面結(jié)構(gòu)。經(jīng)三甲基氯硅烷的氣相修

3、飾，薄膜接觸角達(dá)163.5°，滾動(dòng)角小于10°，具有較好的超疏水自清潔功能。再以乳液聚合法制備聚甲基丙烯酸甲酯微球結(jié)合SiO2水溶膠制備了具有微納米區(qū)域相間的SiO2薄膜，經(jīng)過疏水化處理，接觸角達(dá)150.7°，滾動(dòng)角大于10°。自行設(shè)計(jì)制備了氣相修飾儀，并對(duì)氣相修飾的工藝條件進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。 利用透射電子顯微鏡對(duì)溶膠和乳液中的膠體粒子進(jìn)行表征，并輔以激光粒度儀對(duì)溶膠顆粒粒度分布進(jìn)行表征。用原子力顯微鏡、掃描電子顯微鏡對(duì)薄膜表面

4、形貌進(jìn)行表征。利用傅立葉紅外光譜對(duì)修飾前后的薄膜進(jìn)行表征，討論了疏水劑分子與薄膜的結(jié)合方式。 結(jié)果表明： （1）乳液法以及模版法與溶膠-凝膠法有機(jī)結(jié)合為超疏水薄膜材料的制備開辟了一條新途徑。乳化劑的復(fù)配、HLB值、TEOS的添加量以及乳化溫度等隊(duì)乳液穩(wěn)定性均有影響。 （2）微米結(jié)構(gòu)的粗糙度是薄膜獲得超疏水性能的主要因素之一，而納米粗糙度在降低水珠的滾動(dòng)角方面是決定性因素。微納米結(jié)構(gòu)相結(jié)合有利于薄膜表面對(duì)空氣的包覆