【摘 要】
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纳米纤维素是自然界中来源最广泛和最丰富的一种生物质涂层材料,具有无毒和拉伸强度大的优异特性,引起了广泛关注。但由于纤维素的强亲水性,需要对它进行改性才能更好地应用于超疏水涂层。本论文通过TiO2和氟硅烷改性纤维素纳米晶须（CNWs）构筑超疏水涂层,得出TiO2改性、氟硅烷改性以及制备方法对超疏水涂层结构和性能的影响规律,主要分为以下几个部分:（1）TiO2改性纳米纤维素对复合涂层的影响选用TiO2
【基金项目】
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湖南省教育厅重点项目“木材表面有机-无机超疏水涂层构筑及界面分级结构调控机理研究”（19A521）; 2疏水抗菌关键技术研究”（GDKTP2020019900）','','');
">广东省企业科技特派员专项“化妆品级TiO2疏水抗菌关键技术研究”（GDKTP2020019900）
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纳米纤维素是自然界中来源最广泛和最丰富的一种生物质涂层材料,具有无毒和拉伸强度大的优异特性,引起了广泛关注。但由于纤维素的强亲水性,需要对它进行改性才能更好地应用于超疏水涂层。本论文通过TiO2和氟硅烷改性纤维素纳米晶须（CNWs）构筑超疏水涂层,得出TiO2改性、氟硅烷改性以及制备方法对超疏水涂层结构和性能的影响规律,主要分为以下几个部分:（1）TiO2改性纳米纤维素对复合涂层的影响选用TiO2作为构造粗糙结构的无机粒子改性CNWs制备复合涂层,研究TiO2的添加量、粒径对涂层的表面微观结构、水接触角（WCA）的影响。结果表明TiO2/CNWs复合涂层的亲水性受涂层的表面粗糙度（Rq）、涂层中TiO2的分布、涂层的完整性以及微纳米级乳突结构的影响。当TiO2粒径为30nm、添加量为0.2wt.%时,复合涂层中的TiO2粒子相对均匀分布并形成微纳米级粗糙结构,此时涂层的Rq值达到最大值,为135nm,涂层的WCA达到最大值,为82.1°。（2）氟硅烷改性TiO2/CNWs复合涂层的制备采用氟硅烷修饰TiO2/CNWs复合涂层构筑木材基TiO2/CNWs复合涂层,探究氟硅烷改性条件及木材基材的PVA预处理对TiO2/CNWs复合涂层疏水性能和稳定性的影响。研究表明,木材基材的PVA预处理有利于提高TiO2/CNWs复合涂层的稳定性。氟硅烷修饰TiO2/CNWs复合涂层可提高TiO2/CNWs复合涂层的疏水性,当氟硅烷浓度为5%、改性温度70℃时,涂层WCA高达123.4°。（3）氟硅烷/TiO2/CNWs超疏水复合涂层的制备及形成机理在CNWs乳液中同时进行TiO2和氟硅烷改性,制备氟硅烷/TiO2/CNWs复合涂层,研究制备条件对复合涂层超疏水性能的影响,并探究氟硅烷/TiO2/CNWs超疏水复合涂层的形成机理。结果表明制备超疏水涂层的较优条件为:2%的氟硅烷乙醇溶液、沉积天数2天、反应pH值9、反应温度10℃、TiO2加入量0.5wt.%,在此条件下,氟硅烷/TiO2/CNWs复合涂层的WCA为158.2°,滚动角（WSA）为4°。氟硅烷与TiO2、CNWs化学键合,形成TiO2镶嵌其中的互穿聚合物网络结构,涂层表面凹凸,且富含氟,实现涂层超疏水。（4）氟硅烷/TiO2/CNWs超疏水复合涂层的性能研究对氟硅烷/TiO2/CNWs超疏水复合涂层的环境耐久性、机械稳定性、自清洁性能、耐高低温性能和耐化学腐蚀性能进行了研究。结果表明氟硅烷/TiO2/CNWs超疏水复合涂层的综合性能良好:涂层于室内放置90天后,WCA和WSA分别为156.4°和5°;水滴冲击25个周期后WCA仍然高达154.8°,WSA为6°,砂纸磨损三个周期后WCA维持在135°;灰尘轻松地被水滴吸附带走,不留痕迹;处于-15℃～105℃的温度环境中4h和浸泡在pH值为1.5～11.5的水溶液中1h后,WCA依旧能保持在150°以上。
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