固體表面與水的靜態(tài)接觸角大于150°的現(xiàn)象稱為超疏水,超疏水涂層因其獨特的表面潤濕性能而被廣泛應(yīng)用于防水、防污、自清潔及油水分離等領(lǐng)域。但由于超疏水涂層表面過于脆弱,易受環(huán)境侵蝕、摩擦磨損、紫外線老化等破壞而失去疏水特性,此外,制備條件苛刻,設(shè)備、基材等要求嚴格也同樣制約了超疏水涂層在實際生產(chǎn)中的應(yīng)用。本實驗以氟樹脂（FEVE）為基底,采用共溶劑法摻雜甲基丙烯酸甲酯（MMA）對基底進行改性以增強其力學性能,后使用十七氟癸基三乙氧基硅烷（FAS-17）水熱修飾的TiO₂/Al₂O₃復合顆粒摻雜構(gòu)建微/納雙尺度粗糙結(jié)構(gòu),通過γ-氨丙基三乙氧基硅烷（KH550）的偶聯(lián)作用及水解催化交聯(lián)共聚等手段制備出可以快速固化的超疏水涂層;溶膠凝膠法制備出納米TiO₂/ZrO₂復合溶膠,通過共溶劑摻雜手段增強基底紫外線耐性,同時添加異丁烯三甲氧基硅烷及丙烯酸樹脂進一步提升基底耐候性能,水熱修飾并摻雜ZrO₂/Al₂O₃復合顆粒制備出... 

【文章來源】：中國礦業(yè)大學江蘇省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：94 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

接觸角定義Fig1-1Thedefinitionofthecontactangel

1緒論3中可以明顯看出從左到右靜態(tài)接觸角依次減小，疏水性相應(yīng)依次減弱。但是若將其基底都傾斜一個很小的角度，可以發(fā)現(xiàn)正如圖中下面所展示一樣，最右邊的c液滴順勢滑落，而a和b液滴則不會滑落。由此例可知接觸角已不足以用來描述一個表面的疏水性，且知靜態(tài)與動態(tài)接觸角有著本征的區(qū)別，以及接觸角滯后研究的重要性，然而一個理想的自清潔表面需要極小的接觸角滯后，才可以使液滴在固體表面極易滾動[56,57]。圖1-2三種表面上的液滴狀態(tài)比較Fig1-2Thecompareofliquiddrop’stateonthreecoatings接觸角滯后分為兩種，分別為動力學滯后和熱力學滯后。然而動力學滯后是由于固體表面的重取向、液體滲入、表面變形及其流動性等等因素所致：熱力學滯后是由于固體表面的不均勻和粗糙度所致。然而要得到超疏水表面就必須克服這兩點，研究發(fā)現(xiàn)，對于具有微觀表面結(jié)構(gòu)的超疏水材料表面，液滴不會輕易地滲入到表面微結(jié)構(gòu)中，從而使材料表面能存有更多的“氣膜”，使滯后現(xiàn)象減到最校而微觀結(jié)構(gòu)中的突起間的距離近乎溝槽深的表面，不易被液滴滲入，且具有較小的接觸角滯后和較大的接觸角，此為Cassie模型比較理想化的表面。滾動角實際上是接觸角滯后現(xiàn)象的衡量者，是液滴在固體表面的前進角與后退角之差，即液滴在傾斜面上開始滑動的臨界角度，也是評價固體表面潤濕性的重要參數(shù)之一。滾動角越小，則表面的疏水效果越好。到目前為止，超疏水方面的研究成果表明，微米、納米級的粗糙結(jié)構(gòu)都可以使表面達到超疏水效果。然而，表面粗糙尺寸的大小與其疏水性之間的關(guān)系尚沒有深入系統(tǒng)的研究。所以，對于粗糙尺寸的大小如何具體影響疏水性值得關(guān)注。

1緒論5固液表觀接觸面積），為楊氏接觸角。根據(jù)Wenzel模型，當θ90<，即固體表面為親水表面時粗糙度常數(shù)變大后，r將變小，即表面會更加親水。當固體表面為疏水表面或者超疏水表面時，粗糙度常數(shù)變大。而通過提高疏水固體表面的粗糙度時，表面會更加疏水甚至會轉(zhuǎn)變?yōu)槌杷疇顟B(tài)。圖1-3Wenzel理論模型中液滴在固體表面的示意圖Fig1-3TheliquiddropoftheWenzeltheorymodelonthesolidcoating1944年，Cassie和Baxter等基于對自然界中超疏水表面的一系列研究的基礎(chǔ)上，進一步完善了Wenzel方程，提出復合界面的概念并建立了一種新模型來描述液滴與粗糙表面的接觸狀況[59]。Cassie認為，當表面粗糙度達到臨界值時，液體將無法填滿凹槽，凹槽內(nèi)存在的空氣將使得體懸浮于固體表面上方，由此形成固-液-氣的三相界面，此時推導出方程：2211+=ffcoscoscos（4）其中，為復合表面的接觸角，1、2分別為兩種表面的本征接觸角，1f、2f分別表示兩種表面在復合表面中占的比例（1ff21=+）。當其中一種介質(zhì)為空氣，液滴僅僅與空氣接觸時，液體和氣體接觸界面的2為180°，方程可以進一步簡化為：211cosco=ffs（5）此方程適合于任何復合表面的接觸角關(guān)系，而其相對于Wenzel理論的優(yōu)勢在于，Cassie理論更加真實地闡釋了液滴與固體表面接觸的實際狀況及各角度之間的關(guān)系。且由Cassie方程可知，若滯留在粗糙表面的空氣比例越大，則表面的疏水效果越好，越利于得到符合要求的超疏水表面。

【參考文獻】：
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碩士論文
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本文編號：3146670