近年來,仿生超疏水材料由于其表面特殊的潤濕性引起了人們的廣泛關(guān)注。這種特殊的潤濕性不僅能賦予固體表面優(yōu)異的抗水性,而且在自清潔、金屬防腐、防覆冰、油水分離和管道運(yùn)輸減阻等領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用價值。目前超疏水材料的制備不僅存在工藝繁瑣和原料價格高等缺點(diǎn),而且有些制備方法只適用于特定的基材。另外,現(xiàn)有模型并不能完全很好的解釋水滴在表面的接觸模型。本課題首先采用簡單的刻蝕法在鐵片上構(gòu)造超疏水表面,研究其在防結(jié)冰領(lǐng)域的應(yīng)用;其次以聚硅氧烷為低表面能材料,納米二氧化硅（Si O2）構(gòu)造粗糙度,制備有機(jī)/無機(jī)雜化超疏水涂層,利用該涂層制備具有油水分離功能的超疏水超親油濾布;此外,制備了含氟聚丙烯酸酯（PFA）乳液,并將其與納米Si O2復(fù)合,制備穩(wěn)定性好、可適用于多種基材的PFA/Si O2雜化超疏水涂層,將該涂層應(yīng)用于聚酰胺海綿表面制備具有除油功能的超疏水超親油海綿;最后通過研究不同溫度水滴在疏水表面的潤濕行為,對水滴在粗糙疏水表面的接觸模型進(jìn)行修正。論文的研究內(nèi)容和結(jié)果包括以下方面:（1）采用鹽酸（HCl）和硝酸銀（Ag NO3）刻蝕的方法,在鐵片表面構(gòu)造多層次的幾何結(jié)構(gòu),并利用硬脂酸對表面進(jìn)行... 

【文章來源】：華南理工大學(xué)廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：176 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 前言
    1.2 固體表面的潤濕性
        1.2.1 潤濕性影響因素
        1.2.2 接觸角
        1.2.3 滾動角與接觸角滯后
    1.3 超疏水表面
        1.3.1 Wenzel模型
        1.3.2 Cassie模型
        1.3.3 Wenzel模型與Cassie模型的適用性
        1.3.4 Wenzel模型與Cassie模型的轉(zhuǎn)換
    1.4 常用制備超疏水涂層的低表面能材料
        1.4.1 烷烴類化合物
        1.4.2 有機(jī)硅化合物
        1.4.3 含氟化合物
        1.4.4 其他化合物
    1.5 超疏水表面的構(gòu)造方法
        1.5.1 模板法
        1.5.2 印刷法
        1.5.3 相分離法
        1.5.4 溶膠-凝膠法
        1.5.5 刻蝕法
        1.5.6 自組裝法
        1.5.7 沉積法
        1.5.8 靜電紡絲法
    1.6 超疏水材料的應(yīng)用
        1.6.1 自清潔
        1.6.2 金屬防腐
        1.6.3 防覆冰
        1.6.4 油水分離
        1.6.5 防水織物
        1.6.6 其他應(yīng)用
    1.7 超疏水材料的存在問題和發(fā)展趨勢
        1.7.1 制備工藝
        1.7.2 透明性和穩(wěn)定性
        1.7.3 理論模型
    1.8 本課題的目的意義、主要研究內(nèi)容和創(chuàng)新之處
        1.8.1 本課題的目的意義
        1.8.2 本論文的主要研究內(nèi)容
        1.8.3 本論文的特色與主要創(chuàng)新之處
第二章 超疏水鐵片的制備與表征
    2.1 前言
    2.2 實(shí)驗(yàn)部分
        2.2.1 主要原料
        2.2.2 儀器與設(shè)備
        2.2.3 超疏水鐵片的制備
        2.2.4 測試與表征
    2.3 結(jié)果與討論
        2.3.1 刻蝕溶液濃度對接觸角的影響
        2.3.2 刻蝕時間對接觸角的影響
        2.3.3 硬脂酸濃度對接觸角的影響
        2.3.4 硬脂酸改性時間對接觸角的影響
        2.3.5 刻蝕改性前后表面接觸角
        2.3.6 水滴附著力與滾動角
        2.3.7 FTIR
        2.3.8 SEM
        2.3.9 EDS
    2.4 本章小結(jié)
第三章 聚硅氧烷/二氧化硅雜化超疏水涂層的制備與表征
    3.1 前言
    3.2 實(shí)驗(yàn)部分
        3.2.1 主要原料
        3.2.2 儀器與設(shè)備
        3.2.3 聚硅氧烷/二氧化硅雜化涂層的制備
        3.2.4 測試與表征
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 固化溫度對接觸角的影響
        3.3.2 催化劑用量對接觸角的影響
        3.3.3 FTIR
        3.3.4 SEM和WCA
        3.3.5 耐候性
        3.3.6 耐酸堿性
        3.3.7 熱穩(wěn)定性
    3.4 本章小結(jié)
第四章 含氟聚丙烯酸酯乳液的制備與表征
    4.1 前言
    4.2 實(shí)驗(yàn)部分
        4.2.1 主要原料
        4.2.2 儀器和設(shè)備
        4.2.3 含氟聚丙烯酸酯乳液的制備
        4.2.4 測試與表征
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 聚合單體的選擇
        4.3.2 DFMA用量對乳液聚合的影響
        4.3.3 DFMA用量對乳膠粒粒徑的影響
        4.3.4 DFMA用量對Zeta電位的影響
        4.3.5 AA用量對乳液聚合的影響
        4.3.6 AA用量對交聯(lián)度和乳膠粒粒徑的影響
        4.3.7 AA用量對Zeta電位的影響
        4.3.8 AA用量對吸水率和力學(xué)性能的影響
        4.3.9 DFMA和AA用量對乳液儲存穩(wěn)定性的影響
        4.3.10 乳膠粒表面羧基分布
        4.3.11 FTIR
        4.3.12 TEM
        4.3.13 DSC
        4.3.14 TG
        4.3.15 WCA
    4.4 本章小結(jié)
第五章 含氟聚丙烯酸酯/二氧化硅雜化超疏水涂層的制備與表征
    5.1 前言
    5.2 實(shí)驗(yàn)部分
        5.2.1 主要原料
        5.2.2 儀器和設(shè)備
        5.2.3 PFA乳液的合成
        5.2.4 PFA/SiO2雜化涂層的制備
        5.2.5 測試與表征
    5.3 結(jié)果討論
        5.3.1 SiO2用量對涂層接觸角的影響
        5.3.2 TEM
        5.3.3 SEM
        5.3.4 EDS
        5.3.5 AFM
        5.3.6 涂層穩(wěn)定性
        5.3.7 涂層適用性
    5.4 本章小結(jié)
第六章 超疏水表面的應(yīng)用研究
    6.1 前言
    6.2 實(shí)驗(yàn)部分
        6.2.1 主要原料
        6.2.2 儀器和設(shè)備
        6.2.3 超疏水鐵片的制備
        6.2.4 超疏水超親油濾布的制備
        6.2.5 超疏水超親油海綿的制備
        6.2.6 測試與表征
    6.3 結(jié)果討論
        6.3.1 超疏水表面在防結(jié)冰中的應(yīng)用
        6.3.2 超疏水表面在油水分離中的應(yīng)用
        6.3.3 超疏水表面在油污水除油中的應(yīng)用
    6.4 本章小結(jié)
第七章 超疏水表面的理論模型研究
    7.1 前言
    7.2 實(shí)驗(yàn)部分
        7.2.1 主要原料
        7.2.2 儀器和設(shè)備
        7.2.3 聚硅氧烷/二氧化硅雜化超疏水涂層的制備
        7.2.4 測試與表征
    7.3 結(jié)果討論
        7.3.1 水滴溫度對超疏水涂層接觸角與滾動角的影響
        7.3.2 不同溫度水滴在超疏水涂層的理論模型
        7.3.3 微納結(jié)構(gòu)有利于實(shí)現(xiàn)超疏水的原因
        7.3.4 制備超疏水表面的方法
    7.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間取得的研究成果
致謝
附件


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]超疏水涂層除冰/防冰性能研究進(jìn)展[J]. 曾萍,彭華喬,蘇正良,夏祖西.  化工新型材料. 2014(10)
[2]鋁合金表面超疏水涂層的制備及其耐蝕性能[J]. 李松梅,王勇干,劉建華,韋巍.  物理化學(xué)學(xué)報. 2007(10)
[3]超疏水性塑料薄膜簡易制備方法研究[J]. 馬英,馬永梅,曹新宇,鄒洪,江雷.  塑料. 2006(05)
[4]丙烯酸系乳液共聚物玻璃化溫度的研究[J]. 羅弘,衛(wèi)志貴.  精細(xì)化工. 1997(06)

碩士論文
[1]超疏水及微圖案化表面制作及應(yīng)用[D]. 謝永元.廈門大學(xué) 2007



本文編號：3589886