發(fā)布時間：2021-10-05 16:48

　　通過環(huán)保的一步水熱法制備了疏水性的β-FeOOH納米粒子,將其添加到聚二甲基硅氧烷（PDMS）中,采用噴涂法在鎂合金AZ31表面制備β-FeOOH/PDMS疏水涂層,利用X射線衍射（XRD）和傅里葉紅外光譜分析（FT-IR）對超疏水涂層進行了表征,并研究了其耐磨性、耐腐蝕性、自清潔及抗海藻粘附特性。當(dāng)m（β-FeOOH）∶m（PDMS）=85∶100時,涂層達(dá)到超疏水狀態(tài),水接觸角為（152.6±1.2）°。摩擦磨損實驗證明超疏水涂層的穩(wěn)定性。涂層在15 d內(nèi)對基底能起到腐蝕防護作用。此外涂層還表現(xiàn)出優(yōu)異的自清潔性、防污泥和抗海藻粘附性。 

【文章來源】：化學(xué)試劑. 2020,42(08)北大核心

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

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微結(jié)構(gòu)的破壞是超疏水涂層在應(yīng)用中面臨的一大難題,機械磨損、刮擦等行為會破壞涂層表面微結(jié)構(gòu),從而使涂層喪失超疏水性。本文通過摩擦系數(shù)以及磨損量來評估β-FeOOH/PDMS超疏水涂層的機械穩(wěn)定性,結(jié)果如圖4所示,所測試的超疏水涂層的厚度為(45.33±2.52) μm�？瞻祖V合金片和超疏水鎂合金片進行磨耗測試前后的磨損量分別為1.1 mg和0.3 mg。整個實驗過程中空白鎂合金的摩擦系數(shù)波動較大,平均摩擦系數(shù)為0.40±0.08,而β-FeOOH/PDMS超疏水鎂合金保持較平穩(wěn)的摩擦系數(shù),平均摩擦系數(shù)為0.37±0.05。這樣的結(jié)果可能歸因于有機硅彈性體PDMS的柔韌性和彈性,使涂層在摩擦沖擊時能減振,并保護樹脂內(nèi)的β-FeOOH不被磨掉,進而減小表面磨損量[9,10]。2.3 β-FeOOH/PDMS超疏水涂層的耐腐蝕性研究

為了確定合成的納米顆粒結(jié)構(gòu)和組成,對其進行FT-IR和XRD分析。如圖1a所示的紅外譜圖中,在3 465、3 342、1 635 cm-1處的吸收峰分別對應(yīng)于吸收水分子中O—H基團的伸縮和彎曲振動。在低頻區(qū)839、668、641 cm-1處的峰則對應(yīng)于典型的β-FeOOH配位八面體FeO6振動。2 972、2 922、2 852 cm-1處屬于C—H基團的不對稱和對稱伸縮振動峰,表明納米粒子與SDS的烷烴鏈成功接枝。接枝的碳鏈形成均勻覆蓋的低表面能材料,賦予了顆粒疏水性。圖1b所示為β-FeOOH的XRD譜圖,圖中出現(xiàn)尖銳的衍射峰表明該樣品有較好的結(jié)晶度,圖中的衍射峰分別對應(yīng)(110)、(310)、(211)、(301)、(411)、(521)晶面,與β-FeOOH的標(biāo)準(zhǔn)卡片(JCPDS 34-1266,a=10.535 ?,b=10.535 ?和c=3.03 ?)中的衍射峰一致,證明成功合成了β-FeOOH。微納米級的粗糙度和低表面能特性是超疏水表面形成的關(guān)鍵,本文利用無機納米顆粒自身的尺寸及團聚分布構(gòu)筑微納米結(jié)構(gòu),如圖2a所示,將β-FeOOH加入去離子水中,超聲震蕩后仍漂浮在液面上;將其粘在膠帶上測試其潤濕性,液滴能穩(wěn)定的站立在膠帶表面。因此,β-FeOOH本身是疏水的,后續(xù)不需要再使用低表面能物質(zhì)修飾涂層。不同納米粒子添加量對β-FeOOH/PDMS涂層潤濕性的影響如圖2b所示,隨著β-FeOOH添加比例的增加,β-FeOOH/PDMS涂層的疏水性逐步得到改善,當(dāng)β-FeOOH在樹脂中占比達(dá)到85%時,涂層接觸角為(152.6±1.2)°,達(dá)到穩(wěn)定的超疏水狀態(tài),繼續(xù)添加β-FeOOH至90%時,涂層接觸角變化微小,為(153.2±1.0)°,且表面出現(xiàn)裂紋。因此,在后續(xù)涂層性能研究中選擇m(β-FeOOH)∶m(PDMS)=85∶100為最佳添加比例。

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3420142