【摘要】：超疏水涂層具有良好的疏水性、自清潔性、防霧性等特性,在很多領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。對(duì)于玻璃表面超疏水涂層,不僅需要表面具有超疏水性同時(shí)還需兼具良好的透光性。目前在這方面已經(jīng)有很多研究,但在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中還存在一些問(wèn)題,如缺乏大規(guī)模操作性、制備條件苛刻、涂層的穩(wěn)定性差等。因此,本文將基于簡(jiǎn)單的溶膠-凝膠法在玻璃表面制備透明度高且穩(wěn)定性好的超疏水涂層。主要研究?jī)?nèi)容如下:實(shí)驗(yàn)通過(guò)單因子變量法探究反應(yīng)條件對(duì)SiO_2納米球的形成影響,并在玻璃表面上制備SiO_2涂層,經(jīng)全氟硅烷修飾后,涂層顯示了良好的超疏水性。通過(guò)TEM和SEM分別表征SiO_2納米顆粒和涂層表面的微觀形貌,并通過(guò)接觸角測(cè)試儀測(cè)試涂層的靜態(tài)接觸角以考察表面的潤(rùn)濕性,利用紫外-可見(jiàn)-近紅外分光光度計(jì)研究SiO_2粒徑對(duì)涂層透光率的影響。結(jié)合涂層的透光率和靜態(tài)接觸角,確定了涂層表面的最佳粒徑范圍在100 nm-150 nm時(shí),涂層具有良好的透光性(透過(guò)率90%)和超疏水性(接觸角150o)。為了進(jìn)一步降低實(shí)驗(yàn)成本、減少環(huán)境污染,實(shí)驗(yàn)選取常用的硅烷偶聯(lián)劑KH-550、KH-560、KH-570代替全氟硅烷對(duì)SiO_2@CH_3-SiO_2復(fù)合粒子進(jìn)行改性并在玻璃表面上制備涂層。通過(guò)測(cè)量改性后的試樣玻璃表面靜態(tài)接觸角得出:改性效果最佳的硅烷偶聯(lián)劑是KH-550,其改性的最佳用量為0.2 vol.%,經(jīng)改性后涂層表面的接觸角可達(dá)到151.7±0.5o,透光率為87%,具有良好的透明度、自清潔性、耐環(huán)境性以及防霧性。在此基礎(chǔ)上,利用ZIF-8的特殊結(jié)構(gòu)作為模板,通過(guò)溶膠-凝膠法制備ZIF-8@CH_3-SiO_2納米粒子,經(jīng)修飾劑KH-550改性后噴涂于玻璃表面獲得超疏水涂層。涂層的靜態(tài)接觸角達(dá)到152±0.5o,滾動(dòng)角為8±1.2o。涂層的可見(jiàn)光透過(guò)率達(dá)到90%,具有很好的透光性。通過(guò)浸泡試驗(yàn)、長(zhǎng)期暴露于室溫試驗(yàn)、噴水試驗(yàn),均顯示涂層具有良好的穩(wěn)定性。同時(shí),該涂層還具有良好的自清潔性以及防霧性能。
【圖文】：

玻璃表面超疏水涂層微結(jié)構(gòu)的構(gòu)建及性能研究界面現(xiàn)象，，這種現(xiàn)象在科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域具有很大的影響。潤(rùn)響固體表面浸潤(rùn)性的因素主要有兩個(gè)方面，一是表面自由種浸潤(rùn)模型進(jìn)行討論。 Young’s 方程示，當(dāng)液體在固體表面上不完全展開(kāi)時(shí)，在液滴的邊緣處為平線(固-液界面)和切線(氣-液界面)，兩條線之間的夾角 θ通過(guò)接觸角 θ 的大小并不能反映在潤(rùn)濕過(guò)程中的能量變化度。

南京航空航天大學(xué)碩士學(xué)位論文]在 Young’s 方程的理論基礎(chǔ)上進(jìn)行了進(jìn)一步的幾何形貌對(duì)液滴沒(méi)有影響，且液滴的尺寸遠(yuǎn)大面接觸后，會(huì)將粗糙表面的凹槽完全填滿使表觸”。并以此為基礎(chǔ)提出液體在粗糙表面上的程：cos cosr r 角，θ 為本征接觸角，r 為粗糙度(r ≥ 1)。We積要大于表觀幾何上觀察到的接觸面積，可以面粗糙度增加時(shí)，親水表面(θ < 90o)的表觀接觸大[14]。因此，改變固體表面的潤(rùn)濕性，不能僅氣相沉積在光滑的玻璃表面上，經(jīng)測(cè)試得出的接觸角最低為 119o，即被認(rèn)為是具有最低表面
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TQ171.68

【參考文獻(xiàn)】

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1 范迪飛;董兵海;王世敏;趙麗;萬(wàn)麗;許祖勛;吳亞丹;;太陽(yáng)能電池板表面自清潔技術(shù)的研究進(jìn)展[J];材料導(dǎo)報(bào);2015年19期

2 李滋;;單分散二氧化硅微球的制備與表征[J];中國(guó)陶瓷;2012年06期

3 趙麗,余家國(guó),程蓓,趙修建;單分散二氧化硅球形顆粒的制備與形成機(jī)理[J];化學(xué)學(xué)報(bào);2003年04期

本文編號(hào)：2595774