固态滑移涂层的制备及其性能研究

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ynl007
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近年来,国内外研究人员使用刻蚀法、沉积法、溶胶-凝胶法、构建多孔聚合物以及溶胀法等方法,致力于在各种材料上制备得到液态滑移表面(Slippery Liquid Infused Porous Surface,SLIPS)。然而,目前常用制备方法所得的液态滑移表面上的润滑剂通常为游离状态,会污染待测液滴且易于流失,使表面的滑移特性减弱甚至丧失。此外,一些制备方法仅限于特定的基体材料与形状,影响了液态滑移表面的实际应用。为解决上述问题,本文基于硅烷偶联剂KH550的交联作用,将硅油分子和纳米SiO2接枝到环氧树脂E44上,实现了对环氧树脂的改性,制得一种新的固态滑移涂层(Slippery Solid-Covered Coating,SSCC),具有润滑剂耐损失、液滴滑动性能优异、表面强度稳定等特点,能实现自清洁、防冻雨、抗结冰、耐高温等功能。本文主要工作如下:(1)提出一种制备固态滑移涂层的新工艺,探究硅烷偶联剂KH550、纳米SiO2及环氧树脂E44的含量对固态滑移涂层水滴滑动效果的影响规律,确定所制备的固态滑移涂层滑动性能最优时的各组分含量,并对固态滑移涂层进行分析表征。(2)为增加固态滑移涂层的适用性,拓宽其应用场合,研究固态滑移涂层在各类材料与形状的基底下的液滴滑动特性,分别在平面基底、曲面基底、柔性基底上制备得到广义固态滑移涂层,探究不同应用下的液滴滑动性能。(3)为证明固态滑移涂层具备防粘污、自清洁性能,进行不同种类液滴滑动试验与自清洁试验。去离子水、绿茶、咖啡、牛奶等液体在固态滑移涂层上滑动顺畅,滑动角均小于10°,说明各类液滴在固态滑移涂层上均具有优异滑移特性;固态滑移涂层上的粉笔灰极易被水滴携带滑走,所制备涂层具有良好的自清洁性能。(4)为说明固态滑移涂层具有抵抗恶劣环境的能力,进行耐候性分析。冻雨难以在固态滑移涂层上冻结形成冰柱,在寒冷环境下不易结冰;固态滑移涂层的除冰力数值相较于对照组减小了88%;固态滑移涂层在经强风持续吹击1 h,连续2周、每天近8小时的太阳光直射后,仍能保持滑移特性,证明固态滑移涂层具有耐风吹日晒的性能。(5)为表明滑移涂层在实际使用时具有稳定性,进行应用稳定性分析。涂层经高温加热或热水冲击,依旧能保持优异的滑移特性,具有热稳定性;由于硅油状态的润滑剂分子已被枝接在涂层表面,因此在水流冲击下具有优异的润滑剂耐损性;进行砂纸磨擦、刀刮刻、扳手锤击等表面机械强度试验,该固态滑移涂层具有出色的表面强度稳定性能。
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