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超疏水涂層干貨分享

日期:2024-12-25 15:38
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摘要:超疏水涂層干貨分享

超疏水涂層干貨分享


需要增透減反技術(shù)可以聯(lián)系我們上海工廠18917106313

上海卷柔新技術(shù)光電有限公司是一家專業(yè)研發(fā)生產(chǎn)光學儀器及其零配件的高科技企業(yè),公司2005年成立在上海閔行零號灣創(chuàng)業(yè)園區(qū),專業(yè)的光電鍍膜公司,技術(shù)背景依托中國科學院,卷柔產(chǎn)品主要涉及光學儀器及其零配件的研發(fā)和加工;光學透鏡、反射鏡、棱鏡,平板顯示,安防監(jiān)控等光學鍍膜產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn),為全球客戶提供上等的產(chǎn)品和服務(wù)。


超疏水涂層的制備



疏水性指的是一個分子(疏水物)與水互相排斥的物理性質(zhì)。疏水性分子偏向于非極性,并因此較會溶解在中性和非極性溶液(如有機溶劑)。疏水性分子在水里通常會聚成一團,而水在疏水性溶液的表面時則會形成一個很大的接觸角而成水滴狀。水分子與不同固體材料表面之間的相互作用情況是各不相同的。在水(液相)、材料(固相)與空氣(氣相)三相的交點處,沿水滴表面的切線與水和材料接觸面所形成的夾角θ稱為接觸角。親水性的材料水接觸角小于90度。疏水性的水接觸角大于90度,小于150度,超疏水性的水接觸角大于150度,如下圖所示。


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我們都知道下雨后,水滴不會粘在荷葉表面,而是像一粒粒珍珠似的在葉面上來回滾動,這便是自然界中*常見到的超疏水現(xiàn)象。超疏水材料由于其優(yōu)異的超拒水性能,在國防、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活中有著廣泛的應(yīng)用前景,例如可以廣泛應(yīng)用于需要拒水防污的場景的超疏水涂層。

傳統(tǒng)防污涂料采用殺蟲劑、重金屬鹽類防污劑等方法處理海洋生物污損,但大都存在海洋生態(tài)環(huán)境的破壞、防污性能不穩(wěn)定、長效防污能力差、成本高等問題。而超疏水防污涂料涂層是從海洋污損生物的附著機理出發(fā)其低表面能的表層使海洋生物產(chǎn)生的有機物黏液不能得到有效地鋪展和黏附,直接從“根本上”解決污損的附著問題。


— 合成與表征 —

01

溶膠凝膠法制備

先將正硅酸四乙酯(TEOS)溶解在在無水乙醇中后加入適量氨水的方法制備二氧化硅溶膠凝膠;之后用TEOS和甲基**氧基硅烷(MTMS)在無水乙醇環(huán)境下反應(yīng),而后加入氨水的方法制備得到硅氧烷改性溶膠凝膠;按一定比例混合硅氧烷改性溶膠凝膠和十三氟辛基**氧基硅烷(FAS-13),室溫下攪拌后在超聲機中超聲使其充分反應(yīng),制得氟化硅溶膠凝膠。

將氟化硅溶膠凝膠干燥后選用異丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)鈦酸酯(NDZ-201)對其進行處理并加入到環(huán)氧樹脂中,通過C—O—Ti鍵穩(wěn)固的連接在一起,進一步提高填料分散性并保持穩(wěn)定,就能制得一款防腐性強、機械性能優(yōu)異的超疏水涂料。



02

材料分析

復(fù)合改性前后SiO2的XRD分析結(jié)果如下圖所示。從圖中可以看到,未改性SiO2只有1個饅頭特征峰,在2θ=23°處符合SiO2標準卡片特征峰,且該峰強度逐漸減弱直至平滑。因此,未改性納米SiO2粉末是非晶態(tài)物質(zhì),在衍射角23°之后衍射強度起伏很小,屬于平滑區(qū)。復(fù)合改性后的SiO2的XRD譜圖仍為寬峰,說明也為非定型結(jié)構(gòu),即MTMS和FAS-13復(fù)合改性的硅溶膠并沒有改變硅溶膠的無定型結(jié)構(gòu)。

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溶膠粒徑越小、分散越均勻,涂膜表面微納粗糙結(jié)構(gòu)越致密,結(jié)構(gòu)凹陷處儲存的“氣墊”越多,疏水效果越好。從下圖a中可以看出不同氨水用量下,分布曲線都呈單峰分布,且分布范圍較窄,生成的SiO2溶膠分散性較好。從下圖b中可以看出,烷基硅烷加入反應(yīng)體系中后,影響原來體系中SiO2晶核的形成,隨著硅氧烷用量的增加,體系中Si—(OH)4和CH3—Si—(OH)3的濃度增大,縮合反應(yīng)速率增大,生成的SiO2晶核表面接枝有很多的—Si—CH3基團,且—Si—CH3基團的空間位阻較Si—OH基團大,阻止了SiO2晶核的繼續(xù)長大,使得粒徑減小。當TEOS與MTMS體積比1:1時,得到的改性溶膠PDI*小,分布曲線呈單峰分布且分布范圍較窄,分散性*好。

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通過此方法制備的TiFSiO2-EP涂層不僅具有良好的超疏水效果,且機械性能優(yōu)異、防腐性強,可長時間應(yīng)用于海上施工設(shè)備、遠洋船舶等基材上,發(fā)揮疏水防污效果。

— 結(jié)論 —


通過上述表征方法和諸如酸堿測試和綜合熱測試等方法,程、魏等得到了如下一些結(jié)論,這對于用溶膠凝膠法制備超疏水材料具有重要的借鑒意義。

(1) 納米SiO2溶膠為超疏水表面的構(gòu)建提供粗糙結(jié)構(gòu),F(xiàn)AS-13、MTMS起到降低表面自由能的作用。通過實驗研究發(fā)現(xiàn),當TEOS、MTMS、FAS-13的體積比達到1:1:2時,SiO2薄膜水接觸角超過150°,滿足超疏水性能要求。

(2) FAS-13中的Si—O鍵和C—F鍵的高鍵能、低表面能特性,顯著提升EP涂層的疏水性和耐酸堿性。

(3) 鈦酸酯偶聯(lián)劑NDZ-201的質(zhì)量為粉體質(zhì)量的2%時,氟硅烷粉末在環(huán)氧樹脂中分散性能*好,且離心穩(wěn)定性達到1級。

(4) 鈦氟硅烷粉末質(zhì)量分數(shù)為60%時,TiFSiO2-EP涂層具有優(yōu)異的機械性能、疏水性和耐腐蝕性能。涂層附著力為2級,硬度為3H,柔韌性為1 mm,耐沖擊為50 cm,實部阻抗達到4.1×108 Ω?cm2,水接觸角超過150°,滿足超疏水性能要求。



參考文獻

[1]程秋月,魏銘,沈建強,喬星明,張志浩,牛紅讓,劉傳奇.氟化硅溶膠和超疏水涂層的制備及性能[J].現(xiàn)代化工:1-14.

[2]季興宏.含氟超疏水涂層的應(yīng)用研究進展[J].涂層與防護,2022,43(10):21-25+34.



(文章來源:高分子物理學)




關(guān)于我們

上海卷柔新技術(shù)光電有限公司是一家專業(yè)研發(fā)生產(chǎn)光學儀器及其零配件的高科技企業(yè),公司2005年成立在上海閔行零號灣創(chuàng)業(yè)園區(qū),專業(yè)的光電鍍膜公司,技術(shù)背景依托中國科學院,卷柔產(chǎn)品主要涉及光學儀器及其零配件的研發(fā)和加工;光學透鏡、反射鏡、棱鏡,平板顯示,安防監(jiān)控等光學鍍膜產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn),為全球客戶提供上等的產(chǎn)品和服務(wù)。

    采用德國薄膜制備工藝,形成了一套具有嚴格工藝標準的閉環(huán)式流程技術(shù)制備體系,能夠制備各種超高性能光學薄膜,包括紅外薄膜、增透膜,ARcoating,激光薄膜、特種薄膜、紫外薄膜、x射線薄膜,應(yīng)用領(lǐng)域涉及激光切割、激光焊接、激光美容、醫(yī)用激光器、光學科研,紅外制導(dǎo)、面部識別、VR/AR應(yīng)用,博物館,低反射櫥窗玻璃,畫框,工業(yè)燈具照明,廣告機,點餐機,電子白板,安防監(jiān)控等。
    卷柔新技術(shù)擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的全自動生產(chǎn)線【sol-gel溶膠凝膠法鍍膜線】,這條生產(chǎn)線能夠生產(chǎn)全球先進的減反射玻璃。鍍膜版面可達到2440*3660mm,玻璃厚度從0.3mm到12mm都可以,另外針對PC,PMMA方面的增透膜也具有量產(chǎn)生產(chǎn)能力。ARcoating減反膜基本接近無色,色彩還原性好,并且可以避免了磁控濺射的缺點,鍍完增透膜后玻璃可以做熱彎處理和鋼化處理以及DIP打印處理。這個難度和具有很好的應(yīng)用性,新意突出,實用性突出,濕法鍍膜在價格方面也均優(yōu)于真空磁控的干法。


  卷柔減反射(AR)玻璃的特點:高透,膜層無色,膜硬度高,抗老化性強(耐候性強于玻璃),玻璃長期使用存放不發(fā)霉,且有一定的自潔效果.AR增透減反膜玻璃產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于**文博展示、低反射幕墻、廣告機玻璃、節(jié)能燈具蓋板玻璃、液晶顯示器保護玻璃等多行業(yè)。
    我們的愿景:卷柔讓光學更具價值!
    我們的使命:有光的地方就有卷柔新技術(shù)!
    我們的目標:以高質(zhì)量的產(chǎn)品,優(yōu)惠的價格,貼心的服務(wù),為客戶提供優(yōu)良的解決方案。
    上海卷柔科技以現(xiàn)代鍍膜技術(shù)為核心驅(qū)動力,通過鍍膜設(shè)備、鍍膜加工、光學鍍膜產(chǎn)品服務(wù)于客戶,努力為客戶創(chuàng)造新的利潤空間和競爭優(yōu)勢,為中國的民族制造業(yè)的發(fā)展貢獻力量。