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高分子材料科学与工程
第30卷第1期Vol.30,No.1
2014年1月POLYMERMATERIALSSCIENCEANDENGINEERINGJan.2014
仿生超疏水二氧化硅/聚氨酯复合涂层的制备及性能
1,221
喻华兵,汪存东,李瑞丰
(1.太原理工大学精细化工研究所,山西太原030024;2.中北大学化工与环境学院,山西太原030051)
摘要:以纳米二氧化硅(SiO)和不同有机硅含量改性的聚氨酯(PU)为原料,以乙酸乙酯为分散剂,采用简单的喷涂工艺,
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通过仿生的方法制备出与荷叶表面结构相似的SiO/PU微-纳米复合涂层。用扫描电镜(SEM)对涂层表面进行了表征,
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研究了SiO与PU的质量比以及有机硅含量对涂层表面结构及接触角的影响,并考察了涂层结构的稳定性,分析了涂层
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的形成机理和结构特点。结果表明,涂层表面具有与荷叶表面相似的微-纳米结构,SiO与PU的质量比在4∶5至3∶5之
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间,有机硅质量分数大于15%时,涂层的水接触角为158°,滚动角为3°,具有超疏水特性,并且结构稳定,测试胶带剥离6
次后,涂层仍具有超疏水特性。
关键词:仿生;超疏水;复合涂层;微-纳米结构;聚氨酯
中图分类号:TQ323.8文献标识码:A文章编号:1000-7555(2014)01-0136-05
超疏水性是指物体表面与水接触时所形成的接触1实验部分
角大于150°,滚动角小于10°的疏水性能。超疏水表面1.1实验药品与仪器
在现实生产、生活中具有广阔的应用前景,可用于防市售纳米二氧化硅(SiO):粒径约为15nm,太仓
2
水、防污、自清洁、流体减阻、抑菌等领域[1,2]。寻求、欣鸿化工有限公司;乙酸乙酯:分析纯,北京化工厂;甲
开发和研制具有高性能的新型疏水材料一直是科学家苯二异氰酸酯(TDI):分析纯,上海试剂厂;聚丙二醇
们所关注的课题,也是多年来仿生学领域研究的热点(PPG-1000):工业品,海安国力化工有限公司;羟基硅
之一。油:羟基含量9%,化学纯,济南豪耀商贸有限公司。
目前制备超疏水性材料的方法主要有:刻蚀上壶喷漆枪:日本岩田W-71型,喷嘴口径1.0
法[3]、静电纺丝法[4]、等离子技术[5]、相分离法[6]、模mm;超声波清洗器:昆山市超声仪器有限公司,KQ-
板法[7]和溶胶-凝胶法[8]等。这些方法大多工艺复杂、50DA型;接触角测试仪:上海中晨数字技术设备有限
设备昂贵,大面积制备困难,并且表面粗糙结构脆弱,
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