【摘要】：超疏水表面具備優(yōu)異的自清潔、抗污染、防冰雪覆蓋等特性,在交通、建筑、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域顯示出巨大的應(yīng)用潛能。但目前存在如下問題:一是制備工藝復(fù)雜,生產(chǎn)成本高昂;二是超疏水制品多以金屬、塑料等硬質(zhì)材料為基體,再或者本身為膜結(jié)構(gòu)或涂層,自身強(qiáng)度低、機(jī)械穩(wěn)定性差。因此,開發(fā)一種制備工藝簡(jiǎn)單、柔性、機(jī)械穩(wěn)定性良好的超疏水表面,對(duì)于超疏水表面的規(guī)�；瘧�(yīng)用具有重要的意義。本文基于溶膠-凝膠技術(shù),通過在溶脹的硫化橡膠表面原位構(gòu)筑微納粗糙結(jié)構(gòu),制備出柔性、耐久的橡膠基超疏水表面。系統(tǒng)研究了溶膠-凝膠工藝對(duì)疏水性及微觀形貌的影響,并對(duì)超疏水材料的自清潔性和機(jī)械穩(wěn)定性進(jìn)行了表征分析。首先以正丁胺為溶脹劑,以正硅酸乙酯(TEOS)為溶膠-凝膠反應(yīng)的前驅(qū)體,在硫化天然橡膠(NR)表面原位構(gòu)筑了SiO_2微納復(fù)合結(jié)構(gòu),經(jīng)硬脂酸(SA)修飾后,水接觸角(WCA)最高為153.5°。掃描電子顯微鏡(SEM)顯示,試樣表面由微納米級(jí)不規(guī)則球狀SiO_2顆粒密集堆積成為均勻致密的疏水層。其反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是溶脹進(jìn)橡膠內(nèi)的TEOS在正丁胺催化下發(fā)生水解縮合反應(yīng)原位生成SiO_2。其次以硫化后的甲基乙烯基硅橡膠(MVQ)為基材,基于溶膠-凝膠工藝制備出MVQ-SiO_2超疏水表面。試樣于正丁胺水溶液中溶脹3 h,再在TEOS中反應(yīng)2.5 h,SA兩步修飾后用異丙醇(IPA)浸泡去除多余SA,其WCA最高達(dá)162°。SEM顯示試樣表面由大量粒徑約1μm的SiO_2微球密集排布構(gòu)成,且每個(gè)微米球的表面自組裝有密集的“納米丘”凸起,形成一種類荷葉結(jié)構(gòu)。試樣具備優(yōu)異的排水性、自清潔性和機(jī)械穩(wěn)定性。最后以硫化MVQ為基材,基于溶膠-凝膠工藝制備出MVQ-ZnO超疏水表面。當(dāng)試樣于正丁胺水溶液中溶脹3 h,60℃下Zn(NO_3)_2/乙醇溶液中反應(yīng)4 h,SA兩步修飾后IPA浸泡去除多余SA,其WCA最高達(dá)158°。SEM顯示試樣表面由大量三維微納米ZnO花狀結(jié)構(gòu)組成,其中微米級(jí)的ZnO花球由多層納米片花瓣組成。超疏水表面具備優(yōu)異的耐磨、耐水流沖擊、抗剝離及超聲震蕩、抗彎曲變形、抗壓力、抗介質(zhì)等性能。這種橡膠基超疏水材料的制備方法簡(jiǎn)便易操作,且集合了機(jī)械穩(wěn)定性、柔性和無氟的諸多優(yōu)點(diǎn),為超疏水材料的規(guī)�；瘧�(yīng)用奠定了理論和實(shí)踐基礎(chǔ)。
【學(xué)位授予單位】：青島科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TQ330.1

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