高性能苯并噁嗪超疏水复合材料制备与性能研究

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超疏水材料以其优异的超疏水、耐腐蚀、自清洁等特性引起了人们的广泛关注,但是,由于超疏水材料自身独特的微-纳表面结构导致其表面极易摩损,进而丧失超疏水性能,同时超疏水材料存在着制备工艺较为繁琐,原材料多使用价格相对昂贵的氟化物等不足,这极大的限制了超疏水材料的使用性。因而研制工艺简单,原材料价格相对便宜,具有一定耐磨性能的超疏水材料具有重要意义。本文利用表面能较低、机械性能较好的苯并噁嗪树脂(BOZ)穿插在刚性的介孔材料(SBA-15)中,通过原位聚合形成有机/无机互穿网络结构,制备出耐磨超疏水涂层,同时分别加入咪唑(MI)、聚氨酯(PU)改善树脂的脆性,进一步提高涂层的耐磨性。主要内容及结论如下:1.将不同比例的SBA-15添加到BOZ的丙酮溶液中,采用简单的喷涂法,得到接触角值为170.2°±2°的超疏水涂层。摩擦测试结果表明,所制备的S/B超疏水涂层的摩擦距离为普通纳米SiO2/BOZ超疏水涂层的两倍。盐雾实验结果表明,S/B具有一定的耐盐雾性能,盐雾后的接触角值具有可恢复性。2.选取催化剂MI改善BOZ的固化反应。通过改变咪唑的加入方式,采用简单的喷涂法,制备出接触角值为169.8°±2°的S/M/B和S(M)/B超疏水涂层。摩擦测试结果表明,S(M)/B的摩擦距离为S/B的两倍以上,磨损率可降低一个数量级。盐雾实验结果表明,S/M/B和S(M)/B均具有一定的耐盐雾性,盐雾后的接触角值具有可恢复性。塔菲尔曲线和电化学阻抗谱表明,与S/B和S/M/B相比,S(M)/B具有优异的耐电化学腐蚀性。黏附性测试结果表明,S/M/B和S(M)/B即使翻转180°,水滴仍黏附在涂层表面。运输性测试结果表明,S/M/B和S(M)/B均能实现微液滴水的无损运输。3.选取性能优异的PU增韧涂层基体,以提高涂层的耐磨性能。通过改变PU的添加比例,采用简单的喷涂法,制备出接触角值为166.6°±1.8°的S/P/B超疏水涂层。摩擦测试结果表明,相比于S(M)/B,S/P/B磨损率降低了近三倍。盐雾实验结果表明,S/P/B具有一定的耐盐雾性,盐雾后的接触角值具有可恢复性。塔菲尔曲线和电化学阻抗谱表明,与S/B相比,S/P/B具有优异的耐电化学腐蚀性。黏附性测试结果表明,S/P/B即使翻转180°,水滴仍黏附在涂层表面,具有较大的黏附性。运输性测试结果表明,S/P/B同样能实现微液滴水的无损运输。
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