基于改性二氧化硅超疏水_超滑涂層的制備及其性能研究

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1、:分類(lèi)號(hào):密級(jí)UDC:編號(hào):專(zhuān)業(yè)碩士學(xué)位論文(工程碩士)基于改性二氧化硅超疏水/超滑涂層的制備及其性能研究碩士研究生:侯娜娃指導(dǎo)教師:王君教授企業(yè)導(dǎo)師:鐘兆魁高工工程領(lǐng)域:化學(xué)工程論文主審人:李占雙教授哈爾濱工程大學(xué)2018年5月分類(lèi)號(hào):密級(jí):UDC:編號(hào):專(zhuān)業(yè)碩士學(xué)位論文(工程碩士)基于改性二氧化硅超疏水/超滑涂層的制備及其性能研究碩士研究生:侯娜娃指導(dǎo)教師:王君教授學(xué)位級(jí)別:工程碩士工程領(lǐng)域:化學(xué)工程所在單位:材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院論文提交日

2、期:2018年5月7日論文答辯日期:2018年6月8日學(xué)位授予單位:哈爾濱工程大學(xué)ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationfortheProfessionalDegreeofMaster(MasterofEngineering)PreparationandPropertiesofSuperhydrophobic/Ultra-slipperyCoatingBasedonModifiedSilicaDioxideCandidate:HouNawaSupervisor:Pr

3、of.WangJunAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringEngineeringField:ChemistryEngineeringDateofSubmission:May.7,2018DateofOralExamination:Jun.8,2018University:HarbinEngineeringUniversity基于改性二氧化硅超疏水/超滑涂層的制備及其性能研究摘要超疏水材料作為新型功能材料之一,由于其特有的自清潔性、防覆冰性、耐腐蝕性

4、以及減阻等特性,一直是人類(lèi)科研工作者研究的熱點(diǎn)話題之一。本文選擇低表面修飾后的SiO2顆粒作為填充粒子填充到不同的樹(shù)脂基體中,采用多次薄噴、浸漬的方法得到超疏水超滑涂層。通過(guò)SEM、TEM、FTIR等分析測(cè)試手段對(duì)制得的SiO2顆粒及樣品涂層進(jìn)行分析表征,同時(shí),采用接觸角測(cè)量?jī)x、電化學(xué)工作站以及循環(huán)水槽裝置等對(duì)樣品涂層的潤(rùn)濕性、耐腐蝕性以及減阻性等性能進(jìn)行了探究與分析。通過(guò)簡(jiǎn)化的St?ber法制得納米SiO2顆粒,用HDTMS修飾后填充到PVDF基體樹(shù)脂中,后采用多次薄噴的方法噴涂到預(yù)處理后的基材

5、上,獲得超疏水涂層。通過(guò)對(duì)比的手法證明了基底預(yù)熱和噴涂的方法均有助于涂層微納形貌的獲得。SEM、接觸角測(cè)量?jī)x的測(cè)試結(jié)果表明接觸角隨SiO2加入量的增加而增大,加入量為80wt%時(shí),接觸角高達(dá)156°,測(cè)得涂層厚約為30μm,小刀刮擦測(cè)試證明了該增厚涂層有一定的耐刮擦能力。電化學(xué)工作站以及循環(huán)水槽沖刷實(shí)驗(yàn)的測(cè)試結(jié)果表明該樣品涂層具有較好的耐腐蝕性能以及水下減阻性能。選用HMDS對(duì)SiO2顆粒進(jìn)行一步密閉修飾,多次薄噴制得超疏水涂層。SEM和接觸角測(cè)量結(jié)果顯示,隨著SiO2添加量的增大,涂層表面的接觸

6、角先增大后減小,添加量為50wt%時(shí),接觸角高達(dá)166°,測(cè)得涂層厚度為20μm。將二甲基硅油灌入樣品涂層得到超滑涂層表面,測(cè)其接觸角為104°,滾動(dòng)角為4.47°。用實(shí)驗(yàn)室自制的模擬海水循環(huán)攪拌裝置對(duì)超滑涂層進(jìn)行測(cè)試,結(jié)果表明超滑涂層具有良好的耐久性。超滑涂層在3.5%wt的NaCl水溶液中浸泡三個(gè)月后的阻抗模值高達(dá)1.4×109,具有良好的耐腐蝕性。循環(huán)水槽沖刷裝置測(cè)試結(jié)果證明超滑涂層在高水流沖刷速度下減阻效果顯著。選用PDMS作為樹(shù)脂基體,多次薄涂得到的珊瑚礁狀的超疏水涂層。SiO2加入量為

7、35wt%時(shí),接觸角最大為162°。用測(cè)厚儀測(cè)得厚度約為100μm。電化學(xué)工作站測(cè)得樣品涂層具有良好的耐腐蝕性。耐高、低溫,耐酸堿測(cè)試證明樣品涂層具有較好的耐候性。摩擦磨損實(shí)驗(yàn)證明了該涂層機(jī)械穩(wěn)定性較好。將樣品涂料噴涂在不同的基底上,水滴測(cè)試說(shuō)明該樣品涂層具有多基底適用性。防污泥懸掛和循環(huán)水槽沖刷實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示樣品涂層具有較好的減阻效果。關(guān)鍵詞:二氧化硅;超疏水;超滑;減阻;耐腐蝕;基于改性二氧化硅超疏水/超滑涂層的制備及其性能研究ABSTRACTAsanewtypeoffunctionalmate

8、rial,thesuperhydrophobicmaterialhasalwaysbeenoneofthemostactiveresearchtopicsbecauseofitsuniqueproperties,suchasself-cleaning,anti-icing,corrosionresistanceanddragreduction.Inthispaper,SiO2modifiedbymaterialswithlowsurfacefreeenergyareselected

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