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1、精選公文范文管理資料超疏水性氣凝膠粉體涂層制備與性能檢測(cè) 1引言 超疏水材料是指這種材料的表面對(duì)水的靜態(tài)接觸角在150°以上，對(duì)水為絕對(duì)疏水，且滾動(dòng)角 接觸角越大，表面上的水珠就越圓，當(dāng)接觸角達(dá)到90°以上就稱為疏水性表面，當(dāng)接觸角達(dá)到150°時(shí)，水珠就能在表面上滾動(dòng)，從而達(dá)到超疏水的效果（也稱為荷葉效應(yīng)）[2].根據(jù)Cassie-Baxiter[3]提出的狀態(tài)理論，超疏水狀態(tài)必須滿足兩個(gè)條件：（1）材料界面為疏水性表面（即接觸角>90°）;（2）材料的表面必須有一定粗糙度微結(jié)構(gòu)，以托起液滴，阻止因液滴接觸到材料表面的底部而降低滾動(dòng)角?！ 〕杷牧显诤芏囝I(lǐng)域都有很大的應(yīng)用價(jià)值
2、，主要利用其自清潔性、防腐蝕性和超疏水性等獨(dú)特的表面性質(zhì)[4].超疏水性涂層的研究始于1950[鍵入文字][鍵入文字][鍵入文字]精選公文范文管理資料年[4],目前超疏水性表面的制備方法主要有以下兩種途徑：（1）直接采用疏水性的材料，并用物理或化學(xué)方法改變材料表面的粗糙度以及表面形貌[5];（2）在粗糙的材料表面上進(jìn)行疏水改性或者在其表面覆蓋1層低表面能的疏水性物質(zhì)[6].超疏水涂層制備方法主要有：升華物質(zhì)微粒成孔法[7]、化學(xué)氣相沉積法[8]、離子體處理法[9]、溶膠-凝膠法[10-11]等。 本文所用的氣凝膠是以水玻璃為原料，采用微乳液法在常壓干燥工藝下制得的粉體氣凝膠，經(jīng)三甲
3、基氯硅烷（TMCS）表面疏水改性后溶于丙酮制成涂層?！ ⊥ㄟ^(guò)將氣凝膠涂層涂于混凝土表面，測(cè)試其疏水性和耐水性等，證明超疏水性氣凝膠粉體涂層能達(dá)到保護(hù)無(wú)機(jī)建筑物不受污染物附著、雨水侵蝕的效果?！ ?實(shí)驗(yàn) 2.1實(shí)驗(yàn)材料與試劑 本文采用的原材料包括水玻璃（模數(shù)3.30、SiO273.08%、Na2O24.12%）,十六烷基三甲基溴化銨（CTAB）,三甲基氯硅烷（TMCS）[鍵入文字][鍵入文字][鍵入文字]精選公文范文管理資料,正丁醇，工業(yè)級(jí)煤油（密度7.58g/mL）,工業(yè)級(jí)氨水（pH值約為12）,無(wú)水乙醇，正己烷，732鈉型強(qiáng)酸性陽(yáng)離子苯乙烯交換樹脂，去離子水，丙酮?！ ?.2超
4、疏水性氣凝膠粉體制備 按V（水）∶V（水玻璃）=3∶1稀釋水玻璃，并通過(guò)離子交換柱去除Na+;加入10mL煤油和一定量的陽(yáng)離子表面活性劑CTAB及助表面活性劑正丁醇，并使用磁力攪拌機(jī)攪拌，得到澄清的微乳液；滴加氨水溶液，形成細(xì)微的水凝膠后加去離子水，浸泡12h陳化，用無(wú)水乙醇洗滌、抽濾，以除去煤油和多余的CTAB,再用無(wú)水乙醇和正己烷作溶劑替換6h;最后用TMCS進(jìn)行溶劑替換和疏水改性12h后用正己烷洗滌未反應(yīng)的TMCS,恒溫干燥至恒重，得到硅氣凝膠粉體?！ ?.3氣凝膠粉體疏水性測(cè)定及涂層制備 氣凝膠粉體分別在150,250,350,450和600℃的溫度下保溫2[鍵入文字][
5、鍵入文字][鍵入文字]精選公文范文管理資料h,待氣凝膠冷卻后取出，稱重。經(jīng)過(guò)處理的氣凝膠放置于去離子水中，每隔一段時(shí)間取出氣凝膠，干燥稱重后即可獲得氣凝膠在不同溫度處理下的吸水率?！ 》謩e將0.01,0.05,0.15和0.30g氣凝膠粉體與5mL丙酮混合，用毛刷涂刷在混凝土表面，丙酮揮發(fā)之后材料表面即留下1層氣凝膠涂層，測(cè)定不同粉體質(zhì)量與丙酮所制備出的涂層達(dá)到超疏水性所涂刷的最少次數(shù)，以及超疏水涂層的對(duì)水沖刷和浸泡的耐久性?！ ?.4氣凝膠粉體及涂層技術(shù)性能測(cè)試SiO2氣凝膠經(jīng)熱處理后，用吸水率來(lái)表征其疏水損失；采用Nicolet6700傅里葉變換紅外光譜儀測(cè)定SiO2氣凝膠的FT
6、-IR光譜，研究SiO2氣凝膠中的基團(tuán)；氣凝膠涂層的接觸角采用接觸角界面張力儀測(cè)定，以接觸角的大小表征其疏水性；采用JSM-5610LV掃描式電子顯微鏡（SEM）對(duì)氣凝膠的表面形貌進(jìn)行觀察?！ ?結(jié)果與討論 3.1[鍵入文字][鍵入文字][鍵入文字]精選公文范文管理資料溫度對(duì)氣凝膠粉體疏水性影響及其紅外分析 本文采用三甲基氯硅烷（TMCS）為表面疏水改性劑，主要是因?yàn)門MCS的表面張力與交換溶劑正己烷的相近，在疏水改性過(guò)程中不會(huì)因?yàn)楸砻鎻埩ο嗖钸^(guò)大形成應(yīng)力而造成凝膠孔隙結(jié)構(gòu)的破壞。同時(shí)TMCS和凝膠中的羥基（Si-OH）發(fā)生反應(yīng)，生成硅烷基（Si-CH3）從而實(shí)現(xiàn)疏水改性?！ D
7、1為不同溫度下處理的氣凝膠粉體的吸水率值，250℃以下時(shí)，吸水率為零；350℃時(shí)，吸水率達(dá)到5.9%,且不隨時(shí)間上升；而當(dāng)溫度為450℃時(shí)，短時(shí)間內(nèi)吸水率達(dá)到了360%;600℃處理過(guò)的氣凝膠在接觸到水的一瞬間幾乎完全溶解，吸水率為無(wú)窮大。圖2為不同溫度處理后的氣凝膠FT-IR圖，可以看出，150和250℃處理過(guò)的氣凝膠，其波數(shù)在2846,1197,871cm-1處存在強(qiáng)的硅烷基團(tuán)Si-CH3吸收峰，氣凝膠表現(xiàn)疏水特性。當(dāng)溫度為350和450℃時(shí)，波數(shù)在1
