介紹了超疏水膜層制備的理論,綜述了微納米結構超疏水膜層的構建方法與納米粒子在超疏水膜層制備中的應用。微納米結構與低表面能是形成超疏水膜層的2個關鍵要素,目前的制備方法在一定程度上實現了基體表面的超疏水性能,但試驗設備貴、操作復雜、成本高;改性納米粒子在超疏水膜層制備中具有重要應用,但存在官能團不穩(wěn)定、改性劑成本高、表面微觀結構脆弱等問題。因此,研究易于操作、低成本的制備技術、獲得耐用性好的膜層是超疏水材料的重要研究方向。 

【文章來源】：材料保護. 2020,53(05)北大核心CSCD

【文章頁數】：6 頁

【部分圖文】：

Wenzel模型和Cassie模型示意

圖2為納米Ti O2/Zn O復合超疏水膜層形成過程[27]。ZnO包覆在Ti O2表面，形成穩(wěn)定多孔的三維網絡結構，利用硬脂酸對納米Ti O2/Zn O復合粒子改性，硬脂酸中的-COOH與涂層表面大量的-OH反應，在表面形成硅改性納米粗糙結構，形成疏水性的薄膜。納米TiO2/ZnO復合涂層表面多孔粗糙的結構為其具有疏水性奠定了結構基礎，經硬脂酸修飾的涂層有效降低了表面自由能，二者相結合，構建了具有低表面能的雙重微納米粗糙結構，使涂層表面更容易沉積和吸附空氣，有效防止水滴滲透到孔隙中，顯著提高了涂層表面的疏水性。何麗紅等[28]利用硅烷偶聯劑KH570改性Ti O2粒子，使KH570水解生成的硅醇中的有機官能團取代Ti O2粒子表面的親水基團-OH，從而增強Ti O2粒子的表面疏水性，反應方程式如下:

雖然納米粒子大多可噴涂，能夠大規(guī)模制備超疏水膜層，但涂層經機械磨損后，容易失去超疏水性能。因為膜層暴露在外界環(huán)境時，受到各種機械磨損，表面的微觀粗糙結構遭到破壞，水與表面的接觸面積增大，最終失去超疏水性能，如圖3所示[31]。涂層與基體之間粘合強度低是造成膜層力學性能差的主要原因[32]，因此，提升改性納米粒子在基底表面的附著力是關鍵，研究者們提供了2條思路。(1)構造分層結構。Yokoi等[33]首先用氫氧化鈉處理聚酯纖維表面，然后采用化學氣相沉積法，以全氟癸基三氯硅烷在樣品表面上反應，最后用噴霧方法將全氟癸基三甲氧基硅烷改性的SiO2納米顆粒均勻涂覆在聚酯網上，制造出具有微米級和納米級粗糙度的層狀結構，從而提高超疏水表面的機械耐磨性和透明性，制備出耐久性能良好的光學透明超疏水表面。Wang等[34]利用硅藻土與沙粉共同作用形成分層結構，進一步將其與硅酸鹽水泥結合，再使用三乙氧基辛基硅烷改性，制備出的膜層在24.50 kPa下，以150 mm為1個循環(huán)，經受120次(18.00 m)磨損后，靜態(tài)接觸角從168°逐漸下降到151°，滾動角從4°逐漸升高到8°，依舊表現出良好的超疏水性。

【參考文獻】：
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本文編號：3209152