本文關鍵詞： 超疏水表面 表面形貌 溶膠-凝膠法 粉末　出處：《武漢理工大學》2015年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：超疏水表面由于在自清潔技術領域的應用如維持高空建筑玻璃與汽車玻璃的清潔以及其他領域的應用如防水紡織品、涂層保護、通信天線等而備受關注。超疏水表面有自清潔的作用,能減少能源和清潔水的使用,顯著的降低化學清潔劑對環(huán)境的污染。本文研究了超疏水表面的制備方法以及其性能,提供了簡單低成本的制備自清潔表面的方法。以三甲基氯硅烷(TMCS)與六甲基二硅氮烷(HMDS)為疏水劑對溶膠進行改性制備疏水薄膜。通過研究改性二氧化硅溶膠的反應條件,發(fā)現(xiàn)在50℃下,反應5小時,TMCS改性硅溶膠制備得到的薄膜表面的接觸角達到最大值,為131.8°,當繼續(xù)增加反應時間及改性溫度時,由于硅醇的自聚反應,溶膠的羥基數(shù)目減少,從而減小了能引入溶膠中疏水基團的數(shù)目,故制備得到的薄膜接觸角會減小。TMCS由于位阻效應比HMDS小,同時反應機理也相對簡單,所以制備的薄膜接觸角相對較大。改性Si O2制備的薄膜的透過率在可見光范圍內(nèi)都高于80%。但是當反應時間過長,改性溫度過高時,則得不到均勻的薄膜。用改性劑TMCS在二氧化硅膜表面直接進行疏水化處理,可以將薄膜的接觸角進一步提高到150°以上。用氨水溶液及鹽酸溶液對疏水表面進行腐蝕研究發(fā)現(xiàn),鹽酸溶液對疏水性能的破壞性更大。以氨水為催化劑水解正硅酸乙酯制備SiO2粉末,由于在制備過程中,納米粒徑的膠粒會自發(fā)團聚成微米的大顆粒,可以得到納米級粗糙度,微米級粒徑的納/微二元結構的粉末,正是因為粉末具有這種特殊的結構,沒有經(jīng)過疏水化處理的SiO2粉末表面就擁有121°的接觸角。此外用TMCS為改性劑對SiO2粉末表面進行疏水化處理后,粉末表面接觸角可以繼續(xù)增加到165°。用超聲波對超疏水粉末進行機械力分散,發(fā)現(xiàn)微米粒徑的粉末只能被分散成亞微米的顆粒,不能被分散成納米的粒子。通過掃描電鏡對粉末進行形貌觀察以及結合接觸角的研究發(fā)現(xiàn),粉末的粒徑與表面接觸角沒有很大的聯(lián)系。紅外光譜對超疏水粉末的成分分析表明粉末表面的羥基被疏水基團甲基取代。這說明粉末表面的疏水性能是由低表面能與高粗糙度共同決定的。
[Abstract]:Superhydrophobic surfaces are used in self-cleaning technologies such as maintaining cleaning of high-altitude building glass and automotive glass, as well as other applications such as waterproof textiles, coating protection. The super hydrophobic surface has the function of self-cleaning, which can reduce the use of energy and clean water. The preparation of superhydrophobic surface and its properties were studied. A simple and low cost method for the preparation of self-cleaning surfaces was provided by using trimethylchlorosilane (TMCS) and hexamethyldisilyl azone (HMDS). The hydrophobic film was prepared by modifying the sol with hydrophobic agent. The reaction conditions of modified silica sol were studied. It is found that the surface contact angle of the films prepared by TMCS modified silica sol at 50 鈩，

本文編號：1459300