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1、碩士學(xué)位論文超疏水聚氨酯涂層的制備與性能研究作者姓名王瑞學(xué)科專業(yè)材料學(xué)指導(dǎo)教師劉維錦教授所在學(xué)院材料科學(xué)與工程論文提交日期2018年4月PreparationandPropertiesofSuperhydrophobicPolyurethaneCoatingsADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：WangRuiSupervisor：Prof.LiuWeijinSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China分類號(hào)：TQ323.8學(xué)校代號(hào)：10561學(xué)號(hào)：2015201
2、14684華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文超疏水聚氨酯涂層的制備與性能研究作者姓名：王瑞指導(dǎo)教師姓名、職稱：劉維錦教授申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：工學(xué)碩士學(xué)科專業(yè)名稱：材料學(xué)研究方向：橡膠、塑料、纖維工程與理論論文提交日期：2018年4月27日論文答辯日期：2018年6月1日學(xué)位授予單位：華南理工大學(xué)學(xué)位授予日期：年月日答辯委員會(huì)成員：吳叔青劉維錦盧珣嚴(yán)玉蓉邱志明主席：_____吳叔青________委員：__劉維錦___盧珣___嚴(yán)玉蓉邱志明__摘要超疏水涂層因其獨(dú)特的性能，在遠(yuǎn)洋航輪、石油管運(yùn)、以及防污防腐等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用，是目前材料表面研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一。材料表面的疏水性是表面自由能和表面
3、粗糙度共同作用的結(jié)果，通過改變材料表面的化學(xué)組成和表面粗糙結(jié)構(gòu)可以有效地調(diào)控材料表面的疏水性。本文旨在制備出具有超疏水性能的聚氨酯涂層，并主要進(jìn)行了以下三個(gè)方面的工作：（1）以端羥基含氟聚硅氧烷(PDSF)為改性劑，合成了含氟聚硅氧烷改性的聚氨酯（FSiPU）。對(duì)產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，并研究了合成條件對(duì)產(chǎn)物性能的影響。通過對(duì)反應(yīng)過程中NCO基團(tuán)含量的跟蹤確定了預(yù)聚反應(yīng)時(shí)間為3h，反應(yīng)溫度為80℃時(shí)為最佳預(yù)聚反應(yīng)條件。接觸角測(cè)試表明：當(dāng)聚氨酯中PDSF的添加量為5wt%時(shí)，靜態(tài)水接觸角提高到118°，表面自由能降至15.70mN/m，疏水性提高。XPS測(cè)試表明：FSiPU表面硅、
4、氟元素的實(shí)測(cè)含量要高于理論值，出現(xiàn)氟、硅元素在聚氨酯表面富集的現(xiàn)象。AFM分析表明：PDSF的加入使聚氨酯的表面相分離程度增加。（2）以DMF為溶劑，將FSiPU與PMMA共混制備混合分散液，結(jié)合相分離作用，采用滴落成膜法制備了FSiPU/PMMA復(fù)合涂層。采用接觸角測(cè)試和掃描電鏡研究了FSiPU/PMMA復(fù)合涂層表面的疏水性和表面形貌，研究了溶劑揮發(fā)溫度、FSiPU/PMMA的配比對(duì)涂層表面疏水性的影響；實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：將PMMA添加到FSiPU中可以有效地構(gòu)筑微納米粗糙結(jié)構(gòu)的表面，當(dāng)FSiPU與PMMA的質(zhì)量比為4:6時(shí)，室溫下待DMF揮發(fā)成膜，制備的聚氨酯涂層表面接觸角達(dá)到
5、了155°且滾動(dòng)角小于10°，且具有良好的自清潔能力。（3）將聚乙烯吡咯烷酮（PVP）添加到聚氨酯（PU）中，結(jié)合浸沒沉淀相轉(zhuǎn)化法制備出了具有孔洞結(jié)構(gòu)的粗糙表面，再修飾以低表面能物質(zhì)，制備了超疏水聚氨酯涂層。研究了PVP分子量、添加量，凝固浴溫度，表面修飾條件等對(duì)涂層表面疏水性和表面形貌的影響。接觸角測(cè)試和掃描電鏡分析表明：當(dāng)采用分子量為40000的PVP，添加量為30wt%時(shí)可有效地構(gòu)筑粗糙表面；用0.5wt%的甲基三氯硅烷的正己烷溶液對(duì)I涂層處理2h后制備的涂層的疏水效果最好，接觸角為157°，滾動(dòng)角小于10°，并且具有良好的耐酸堿性和耐磨性。關(guān)鍵詞：聚氨酯；超疏水；氟硅改
6、性；微納米粗糙結(jié)構(gòu)IIAbstractSuperhydrophobiccoatingshavebeenwidelyusedinoceanshipping,oilpipelinetransportation,constructionequipmentandantifoulingandanticorrosionduetotheiruniqueproperties.Itisoneofthehotspotsinthestudyofmaterialsurface.Thehydrophobicityofthematerialsurfaceistheresultofthesurfacefre
7、eenergyandthesurfaceroughness.Therefore,thehydrophobicityofthematerialsurfacecanbechangedbyartificiallychangingthechemicalcompositionandtheroughsurfacestructureofthematerialsurface.Theaimofthispaperistopreparepolyurethanecoatingswithsuper-hydrophob
