介紹了超疏水膜層制備的理論,綜述了微納米結(jié)構(gòu)超疏水膜層的構(gòu)建方法與納米粒子在超疏水膜層制備中的應(yīng)用。微納米結(jié)構(gòu)與低表面能是形成超疏水膜層的2個關(guān)鍵要素,目前的制備方法在一定程度上實現(xiàn)了基體表面的超疏水性能,但試驗設(shè)備貴、操作復(fù)雜、成本高;改性納米粒子在超疏水膜層制備中具有重要應(yīng)用,但存在官能團(tuán)不穩(wěn)定、改性劑成本高、表面微觀結(jié)構(gòu)脆弱等問題。因此,研究易于操作、低成本的制備技術(shù)、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(hù). 2020,53(05)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：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(fù)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(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，利用硬脂酸對納米Ti O2/Zn O復(fù)合粒子改性，硬脂酸中的-COOH與涂層表面大量的-OH反應(yīng)，在表面形成硅改性納米粗糙結(jié)構(gòu)，形成疏水性的薄膜。納米TiO2/ZnO復(fù)合涂層表面多孔粗糙的結(jié)構(gòu)為其具有疏水性奠定了結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，經(jīng)硬脂酸修飾的涂層有效降低了表面自由能，二者相結(jié)合，構(gòu)建了具有低表面能的雙重微納米粗糙結(jié)構(gòu)，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(lián)劑KH570改性Ti O2粒子，使KH570水解生成的硅醇中的有機(jī)官能團(tuán)取代Ti O2粒子表面的親水基團(tuán)-OH，從而增強(qiáng)Ti O2粒子的表面疏水性，反應(yīng)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(jīng)機(jī)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(jī)械磨損，表面的微觀粗糙結(jié)構(gòu)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(qiáng)度低是造成膜層力學(xué)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(guān)鍵，研究者們提供了2條思路。(1)構(gòu)造分層結(jié)構(gòu)。Yokoi等[33]首先用氫氧化鈉處理聚酯纖維表面，然后采用化學(xué)氣相沉積法，以全氟癸基三氯硅烷在樣品表面上反應(yīng)，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(wǎng)上，制造出具有微米級和納米級粗糙度的層狀結(jié)構(gòu)，從而提高超疏水表面的機(jī)械耐磨性和透明性，制備出耐久性能良好的光學(xué)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(jié)構(gòu)，進(jìn)一步將其與硅酸鹽水泥結(jié)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(jīng)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(xiàn)出良好的超疏水性。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3209152