沉淀法二氧化硅的超疏水化原位改性及其在紫外光固化涂料中的应用

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超疏水表面由于具有超疏水、防污自清洁的优异性能,在建筑、航海、管道运输、汽车工业、生物医学等领域有着广泛的应用前景。虽然目前已有很多研宄人员运用各种方法制备得到了超疏水表面,但这些方法往往成本高、工序复杂或者制备得到的涂膜力学强度差能,应用到实际生产中的科研成果还屈指可数,探索一种简便易行、价格低廉的制备超疏水涂料的方法是十分具有科研和实际意义的。紫外光固化涂料是一种绿色环保型涂料,在过去的几年里得到了飞速的发展,通过二氧化硅改性,来得到具有功能化表面的涂料是当前的研宄热点,具有很大的发展前景和市场潜力。本文首先用正硅酸乙酯(TEOS)和乙烯基三乙氧基硅烷(VTES)原位改性沉淀法SiO2,通过控制干燥固化的温度和时间,得到了具有微米纳米粗糙复合结构的超疏水涂层,用红外光谱仪对改性前后的SiO2进行了结构分析,并用扫描电镜观测了超疏水涂层的表面形貌。再将乙烯基三乙氧基硅烷(VTES)改性SiO2的原位反应引入紫外光固化涂料的制备过程中,通过紫外光照引发体系中活性单体(丙烯酸酯和乙烯基三乙氧基硅烷)中的双键聚合,再通过高温干燥固化使乙烯基三乙氧基硅烷接枝改性SiO2,制备得到了紫外光固化杂化超疏水涂层,通过红外光谱仪研宄了涂料固化前后的结构变化,用热重分析仪研宄了杂化涂料中SiO2对涂层热稳定性的影响,用扫描电镜和原子力显微镜等手段对几种紫外光固化杂化超疏水涂层的表面形态进行了研宄,并研宄了几种杂化涂层的力学性能、耐水性和耐酸碱性。结果表明,在正硅酸乙酯(TEOS)和乙烯基三乙氧基硅烷(VTES)原位改性沉淀法SiO2制备得到的涂层具有优异的疏水性,与水的接触角在165°左右,滚动角小于1°,干燥固化的温度和时间对涂层形成微米纳米复合粗糙表面结构起着决定性作用。在紫外光固化涂料中引入SiO2的原位改性反应可以在不影响光引发聚合反应进行的同时形成粗糙复合结构,使涂层具备超疏水性,并且可以提高涂层的光固化效率。此外,SiO2的疏水化改性过程基本上不会引起其无定形结构的改变。几种杂化涂层均表现出了对酸碱的稳定性。
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