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1、碩士學(xué)位論文超疏水有機(jī)硅復(fù)合涂層的制備及性能研究THEPREPARATIONANDPROPERTIESOFSUPERHYDROPHOBICORGANOSILICONCOMPOSITECOATINGS覃國(guó)師哈爾濱工業(yè)大學(xué)2018年6月國(guó)內(nèi)圖書分類號(hào)：TQ317學(xué)校代碼：10213國(guó)際圖書分類號(hào)：667密級(jí)：公開工學(xué)碩士學(xué)位論文超疏水有機(jī)硅復(fù)合涂層的制備及性能研究碩士研究生：覃國(guó)師：導(dǎo)師：宋梁成：副教授申請(qǐng)學(xué)位：工學(xué)：碩士學(xué)科：化學(xué)工程：與技術(shù)所在單位：化工與化學(xué)學(xué)院：答辯日期：2018：年6月授予學(xué)位單位：哈爾濱工業(yè)大學(xué)：Class
2、ifiedIndex:TQ317U.D.C:667DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringTHEPREPARATIONANDPROPERTIESOFSUPERHYDROPHOBICORGANOSILICONCOMPOSITECOATINGSCandidate：GuoshiQinSupervisor：Prof.LiangchengSongAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ChemicalEngineeringan
3、dTechnologyAffiliation：SchoolofChemistryandChemicalEngineeringDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要超疏水表面在自清潔、防腐防污、流體減阻、油水分離等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用價(jià)值。受“荷葉效應(yīng)”的啟發(fā)，目前制備超疏水表面的途徑主要有兩種，一是在粗糙的固體表面修飾低表面能物質(zhì)，二是在低表面能固體的表面構(gòu)建粗糙結(jié)構(gòu)。本論文從構(gòu)建表面粗糙結(jié)構(gòu)入手，分別采
4、用Stober法和乳液聚合法制備具有類似于荷葉表面多級(jí)微納結(jié)構(gòu)的超疏水涂層。采用Stober法制備粒徑可控的SiO2納米粒子，探索各工藝參數(shù)對(duì)SiO2納米粒子粒徑的影響。分別用甲基三乙氧基硅烷（MTES）、苯基三甲氧基硅烷（PhTMS）、正辛基三乙氧基硅烷（OTES）等對(duì)粒徑為450nm和100nm的SiO2納米粒子進(jìn)行疏水改性，探索改性工藝條件。通過接觸角測(cè)試來表征疏水改性的效果，使用紅外光譜分析涂層的表面基團(tuán)，結(jié)果表明，OTES的疏水改性效果最好，當(dāng)OTES的用量為0.03mol，水解度為80%時(shí)，涂層的接觸角高達(dá)151°。掃
5、描電鏡結(jié)果顯示，通過該方法改性的超疏水涂層表面具有多級(jí)微納結(jié)構(gòu)，與荷葉表面的結(jié)構(gòu)極為相似，從而具有良好的疏水效果。以MTES和PhTMS為硅源，采用乳液聚合法一步合成超疏水聚甲基苯基硅氧烷（PMPSQ）納米粒子，制備耐高溫超疏水涂層。研究硅源、乳化劑種類、催化劑種類及各自的用量等工藝參數(shù)對(duì)PMPSQ粒子粒徑、疏水性以及儲(chǔ)存穩(wěn)定性的影響，測(cè)試涂層的各項(xiàng)性能。結(jié)果表明，最佳的乳化劑為十二烷基苯磺酸鈉（SDBS），最佳的催化劑為KOH，MTES和PhTMS的最佳摩爾比為1:1，通過調(diào)控SDBS、KOH和硅源的用量，可以分別制備粒徑為1μ
6、m和200nm的PMPSQ粒子。為了提高涂層的機(jī)械穩(wěn)定性，以MTES和PhTMS為硅源，采用酸催化水解法合成有機(jī)硅粘結(jié)劑，該粘結(jié)劑通過在涂層與基底之間形成Si-O-Si網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而提高涂層的附著力。在粘結(jié)劑的作用下，小粒子融合到大粒子表面，形成草莓狀多級(jí)微納結(jié)構(gòu)，賦予涂層良好的超疏水和自清潔效果。研究了粘結(jié)劑浸涂次數(shù)對(duì)涂層疏水性和機(jī)械穩(wěn)定性的影響，當(dāng)浸涂粘結(jié)劑3次時(shí)，涂層經(jīng)過20次機(jī)械穩(wěn)定性測(cè)試之后依然保持超疏水性能。此外，PMPSQ超疏水涂層具有良好的熱穩(wěn)定性，在空氣中以400℃的溫度熱處理24h后依然保持超疏水特性。關(guān)鍵詞：
7、Stober法；乳液聚合法；超疏水；熱穩(wěn)定性；機(jī)械穩(wěn)定性；自清潔-I-AbstractAbstractSuperhydrophobicsurfaceshaveimportantapplicationvalueinself-cleaning,anti-corrosion,antifouling,dragreduction,oil-waterseparationandotherfields.Inspiredbythe“l(fā)otuseffect”,therearemainlytwomethodstopreparethesuperhydro
8、phobicsurfaces:modificationofaroughsurfaceusinglow-surface-energycomponentsorfabricationofmicro/nano-structuresonalow-energy
