【摘要】：低表面能涂層在航空、防污、防冰等方面的應(yīng)用具有重要意義,但是其易破壞的特性嚴重限制了低表面能涂層的使用性,而市面上同樣耐久性的低表面能涂層大都制備工藝復(fù)雜、成本高昂,制備出工藝簡單且兼耐久性的低表面能涂層十分有必要。本文以線性硅氧烷和籠型硅氧烷為基礎(chǔ)合成了兩種可光固化氟硅助劑,將其和光固化樹脂簡單復(fù)配,依靠氟硅結(jié)構(gòu)的協(xié)同作用提高鏈段遷移而制備低表面能涂料,工藝簡單。更重要的是,氟硅樹脂上的雙鍵使表面能結(jié)構(gòu)嵌入光固化形成的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中,提高其耐久性。另外,本論文還制備納米二氧化硅活性引發(fā)中心,采用紫外光引發(fā)的原子轉(zhuǎn)移自由基聚合在玻璃基材上形成了超疏水表面。具體研究內(nèi)容如下:(1)利用含氫聚二甲基硅氧烷(H-PDMS)、丙烯酸六氟丁酯(G01)、丙烯酸十二氟庚酯(G05)等為原料,設(shè)計合成5種接枝不同鏈段含氟聚合物的線型可光固化氟硅助劑,分別命名為G-SPG01、G-SP(G01+G05)1:1、G-SP(G01+G05)1:2、G-SP(G01+G05)1:2和G-SPG05。將它們作為反應(yīng)型助劑與光固化聚氨酯復(fù)配,制備低表面能光固化涂層。通過對固化漆膜表面的靜態(tài)水接觸角的測試,表明合成的反應(yīng)型助劑均少量添加即可顯著提高固化漆膜的水接觸角,從72°提高到105°以上。通過視頻光學接觸角儀對以上5種反應(yīng)型助劑復(fù)配得到的光固化聚氨酯漆膜進行“打磨-熱恢復(fù)”研究,結(jié)果表明添加助劑G-SP(G01+G05)1:1的漆膜表現(xiàn)出較好的耐磨性能(在20 KPa壓力800目砂紙下的60次的打磨水接觸角仍保持在140°)。(2)利用γ-縮水甘油醚丙基三甲氧基硅烷(KH-560)、G05、丙烯酸(AA)等為原料設(shè)計合成出3種不同官能度的籠型可光固化氟硅助劑分別命名為EP-POSS-G05-AA-2:6、EP-POSS-G05-AA-4:4、EP-POSS-G05-AA-6:2。將其作為助劑添加到光固化聚氨酯中復(fù)配形成低表面能涂層。通過對固化涂層表面性能的研究,研究結(jié)果表明隨著POSS結(jié)構(gòu)上接枝的丙烯酸十二氟庚酯的含量增加,漆膜的疏水性能、耐磨性能和表面鉛筆硬度都有所提高,添加助劑為EP-POSS-G05-AA-2:6、EP-POSS-G05-AA-4:4和EP-POSS-G05-AA-6:2的漆膜呈現(xiàn)出最大的水接觸角分別114°、117°和122°,漆膜表面最大的鉛筆硬度分別為B-HB、HB-H和2H-3H。(3)利用3-氨基丙基三乙氧基硅烷(KH-550)和2-溴代異丁酰溴依次對納米二氧化硅進行改性制備活性中心。采用紫外光引發(fā)的原子轉(zhuǎn)移自由基聚合的方法,使G05在納米二氧化硅活性中心表面引發(fā)聚合沉積在玻璃基材上制備超疏水表面。通過視頻光學接觸角儀對納米活性中心含量和光聚合時間對表面水接觸角的影響進行表征,結(jié)果表明隨著納米活性中心含量的增加引發(fā)聚合形成超疏水表面的時間越長。通過場發(fā)射掃描電鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)和熱重分析儀對添加60 mg納米二氧化硅活性中心不同光引發(fā)時間所形成的表面及其納米二氧化硅活性中心顆粒大小進行表征,結(jié)果表明隨著引發(fā)時間的延長形成的表面更加致密,活性表面的聚合物含量增加(二氧化硅活性中心的粒徑增大)。
【學位授予單位】：南昌航空大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TQ630.4
【圖文】：

-2-甲基丙酸與POSS結(jié)構(gòu)上的環(huán)氧基團進行開環(huán)反應(yīng)OSS 上，制備出含 POSS 結(jié)構(gòu)的引發(fā)劑。好的將含氟單體與 POSS 結(jié)構(gòu)結(jié)合起來，大量的研究人seph M.Mabry 等[41]利用偶聯(lián)劑水解法，制備出不同含現(xiàn)改性后的含氟 POSS 結(jié)構(gòu)有著更好的熱穩(wěn)定性，同漆膜的表面能有較大的降低，涂層與水的接觸角最大氟 POSS 與 PMMA 用共混電紡制的方法制備出了具有用含有多官能團的 POSS 合成了含氟三元共聚物，通過構(gòu)造了超疏水性涂膜。Young 等[44]用全氟烷基硫醇在 備得到全氟烷基硫醚取代的 POSS，將其與 PMMA 共現(xiàn)這類 POSS 的加入，使漆膜的接觸角得到極大提高構(gòu)中的 7/8 的頂點為烷基修飾、剩下頂點為丙烯酸醋制得超疏水無紡布，研究發(fā)現(xiàn)該材料與水的接觸角可結(jié)果可以表明含氟 POSS 結(jié)構(gòu)的聚合物具有很好的提

硅氧烷預(yù)涂層木材上，制備了超疏水涂料。Wang 等人[60]32.5 wt.% SiO2噴涂 1H,1H,2H,2H-過氟十烷基三乙氧基硅植的超疏水膜。然而，雖然噴霧法非常方便，但納米粒相分離，并降低涂層由于顆粒聚集而產(chǎn)生的粘結(jié)性能。的數(shù)量，提高聚合物與無機粒子之間的界面結(jié)合力，是了解決上述問題，一些研究人員選擇了溶膠-凝膠法，而改善納米粒子在涂層中的分散。例如，Latthe 等人[61]采用上制備半透明超疏水二氧化硅-聚甲基丙烯酸甲酯涂層。膠法制備了幾乎透明的聚氨酯/二氧化硅復(fù)合超疏水涂層分散性。Kumar 等人[63]采用有機-無機雜化溶膠-凝膠法 的自清潔環(huán)氧丙基三乙氧基硅烷涂料。結(jié)果表明，溶膠-子的分散性，減少納米粒子的加入量，有利于超疏水涂溶膠-凝膠法并不能有效地解決聚合物與無機粒子之間的-凝膠法在聚合物表面原位生長無機粒子，可以進一步提疏水涂層的界面結(jié)合力[64]。

圖 1-4 紫外光發(fā)聚合機理圖子表面光引發(fā)原子轉(zhuǎn)移自由基聚合研究由于其具有較大的比表面能，所以在當納米粒子作為反應(yīng)會具有較低的反應(yīng)活性。所以將 ATRP 技術(shù)與納米粒子相子表面能夠自發(fā)的生長，利用小分子的在體系中運動特點可反應(yīng)型。在過去的研究中有較多的研究工作者對在納米形成核-殼結(jié)構(gòu)。2001 年，Yagci 課題組[73]研究了各種親水 20 °C 的水性介質(zhì)中，通過原子轉(zhuǎn)移自由基聚合(ATRP)的面接枝了單體的聚合物。研究結(jié)果表明在聚合的過程中形單體的性質(zhì)有較大的關(guān)系。研究意義及內(nèi)容

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本文編號：2753670