基于杂化二氧化硅纳米材料的超疏水性能研究

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浸润性是固体表面的一个重要特征,它可以用液体在材料表面的接触角来表征。人们通常按照水滴在材料表面接触角大小的不同,将材料分为亲水材料和疏水材料。近年来,受“荷叶效应”的启发,与水接触角大于150°的超疏水表面引起了人们的广泛关注。超疏水表面无论在人们的日常生活还是在工农业生产中都有广阔的应用前景,具有十分重要的研究意义。本论文综述了超疏水表面的研究进展,并采用原位乳液聚合和相分离两种方法制备了超疏水涂膜,主要研究内容如下:   (1)在以乙烯基三乙氧基硅烷(VTES)为原料,分别采用溶胶-凝胶法和乳液法制各了尺寸均一、形貌规整的乙烯基杂化SiO2,并探讨了反应温度、反应时间、氨水和VTES用量等参数对所制备的乙烯基杂化SiO2的尺寸和形貌的影响,详细地比较了溶胶-凝胶法和乳液法制备乙烯基杂化SiO2的差别。通过考察乙烯基杂化SiO2的润湿性,发现乙烯基杂化SiO2粉末及其涂层显示良好的超疏水性能。   (2)以乙烯基杂化SiO2为种子,采用原位乳液聚合法制备了具有覆盆子状结构的SiO2/聚苯乙烯复合粒子,考察了聚合反应温度和引发剂用量对乳液聚合的影响。结合透射电镜表征,探讨了覆盆子状SiO2/聚苯乙烯复合粒子可能的形成机理。以SiO2/聚苯乙烯复合粒子为材料制备的复合涂膜不仅显示超疏水性能还具有优异的耐酸碱能力和对水滴的吸附能力,其最大接触角为156.5°。   (3)以本体聚合法制备了聚苯乙烯和聚(苯乙烯-co-乙烯基三乙氧基硅烷),采用乙醇作为不良溶剂,通过相分离技术制备了聚苯乙烯和聚(苯乙烯-co-乙烯基三乙氧基硅烷)薄膜,并研究了两种薄膜的疏水性能。考察了乙醇加入量对薄膜疏水性的影响,其中聚苯乙烯薄膜呈现良好的超疏水性能,并且在不同pH条件下保持稳定,薄膜的最大接触角为156.5°。与聚苯乙烯薄膜相比较,聚(苯乙烯-co-乙烯基三乙氧基硅烷)薄膜的疏水性能有所降低,最大接触角仅为145.5°。
其他文献
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