硫化杜仲胶超疏水表面的微纳结构设计与制备

来源 :沈阳化工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:li438
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本文以杜仲胶(EUG)为基体材料,采用模板法、旋涂法和溶胶-凝胶法,使EUG的微米级结晶结构与纳米粒子结合,“微-纳”复合构建多尺度粗糙度的无氟超疏水表面。通过结晶结构的熔融-结晶可实现表面性能的温度响应,通过二氧化钛(TiO2)的特殊光电作用,可实现表面性能的光响应,制备出可以实现光、热二重响应的超疏水表面。采用模板法,用盐酸溶液刻蚀的铝片做模板,在EUG硫化过程中实现粗糙度的复制转移,经硬脂酸修饰后,制备出EUG-Al超疏水表面。通过改变金属模板刻蚀溶液的浓度、刻蚀时间,硫化EUG表面得到不同的微纳米结构尺寸和形态,并探究不同的微纳米结构对试样疏水性能的影响。结果表明,硫化EUG表面的微晶和Al纳米粒子构成微-纳复合结构,其接触角达到169.2°。采用旋涂法,配制一定比例的EUG、疏水型纳米SiO2和过氧化二异丙苯(DCP)的甲苯分散液,将分散液在胶片表面旋涂一定厚度并硫化,制备出具有温度响应特性的EUG-SiO2超疏水表面。研究了分散液中疏水型纳米SiO2含量对表面润湿性能的影响,并探讨了表面疏水性能随温度变化的原因。结果表明,当调整SiO2和EUG的质量比为4:1时,表面具有最优的微-纳复合结构,测得接触角为153.0°;制备的超疏水表面对外界环境的温度刺激能够产生响应,接触角随温度循环变化而发生循环变化,且在温度回复到室温后仍保持较好的疏水性能。采用溶胶-凝胶法,以硫化的EUG为基体,在其内部及表面原位生成纳米级TiO2粗糙结构,对纳米级TiO2颗粒的表面羟基进行修饰,最终与EUG的微米级结晶结构实现“微-纳”复合,制备出EUG-TiO2超疏水表面。考察溶胶-凝胶反应的条件、原位生成的TiO2表面修饰方式对试样表面性能和微观形貌的影响,验证由TiO2纳米粒子和EUG结晶结构引发的表面浸润特性循环性环境响应转变。结果表明,最佳工艺制备的超疏水EUG-TiO2表面接触角可达159.1°,通过EUG结晶结构的熔融-结晶和TiO2的特殊光电作用,可实现表面性能的光热二重循环响应。
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