基于硅橡胶室温硫化反应超疏水材料的制备

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1、学校代码10530学号201510131349分类号TB43密级硕士学位论文基于硅橡胶室温硫化反应超疏水材料的制备学位申请人万祖腾指导教师陈尚达副教授王秀锋副教授学院名称材料科学与工程学院学科专业材料工程研究方向材料物理与化学二零一八年五月PreparationofSuperhydrophobicMaterialsBasedonVulcanizingReactionofRoomTemperatureVulcanizedSiliconeRubberCandidateZutengWanSupervisorAssociateProf

2、essorShangdaChenAssociateProfessorXiufengWangCollegeSchoolofMaterialsScienceandEngineeringProgramMaterialPhysicsandChemistrySpecializationMaterialEngineeringDegreeMasterofEngineeringUniversityXiangtanUniversityDateMay2018摘要近年来，超疏水材料因其独特的结构和性能，在抗腐蚀、抗结冰、防雾、抗污、减阻、油水分离等

3、领域都有广阔的应用前景，其发展获得越来越多的关注。但目前超疏水材料在实际应用中依然存在一些问题，如耐久性低，高成本等。室温硫化(RTV)硅橡胶因其优异的性能，在诸多领域被广泛应用。本文的主要工作是探索室温硫化硅橡胶在超疏水方向的应用，将室温硫化硅橡胶的优异性能与超疏水材料结合，发挥其优点解决超疏水材料现存的短板问题，推动超疏水材料的发展。本文主要的工作内容如下：(1)具有优异耐久性的油水分离MoS2@RTV海绵制备。通过浸涂法制备的MoS2油水分离海绵在使用过程中，MoS2纳米片容易从海绵骨架上脱落，造成性能的降低和油品的污染

4、。我们通过RTV硅橡胶的硫化反应将MoS2纳米片固化在海绵骨架上来制备MoS2@RTV海绵，借此解决MoS2海绵持久性差的问题。MoS2@RTV海绵与MoS2海绵相比，在反复承受机械力的破坏时，可以极大提高超疏水性能的稳定性。无论面对弯曲，挤压，扭转等变形，压缩量达到90%的反复挤压，磨损，MoS2@RTV海绵都不会有MoS2纳米片的脱落与油品的污染，依然可以保持良好的超疏水性能。(2)超疏水金属的高效制备。通过将酸刻蚀的铝合金浸泡RTV硅橡胶溶液制备超疏水金属。对比实验和文献中的浸泡修饰方法，RTV硅橡胶溶液浸泡修饰效率是最

5、高的，仅需要浸泡30秒，比其它试剂浸泡修饰效率提高数百倍甚至上千倍。针对如此明显的修饰效率差异，我们通过测试分析确定是由于RTV硅橡胶浸泡修饰原理与硅烷或烷酸一类的浸泡修饰剂修饰原理不同。我们还分别用RTV硅橡胶溶液制备超疏水纯铝及超疏水45号钢，超疏水纯铝与超疏水45号钢接触角分别可达168º±1.2º，169º±1.5º，可见RTV硅橡胶浸泡修饰具有很好的普适性。(3)柔性超疏水薄膜的制备。首先将铝模板热处理，再将铝模板用热酸溶液刻蚀，在铝模板表面制备出微纳尺度的粗糙结构。然后将室温硫化硅橡胶(PDMS,SYLGARD18

6、4)溶液(二氯甲烷作溶剂)倾倒在模板表面，待加热固化后，使用氢氧化钠溶液溶解掉铝模板，得到柔性的超疏水低粘附硅橡胶薄膜。该制备工艺操作简单，对仪器设备依赖少，可以对微纳尺度实现较高精度的拓印，可以大规模低成本制备柔性超疏水硅橡胶薄膜。该柔性薄膜具有抗结冰，抗NaCl溶液腐蚀的优点。关键词：室温硫化硅橡胶；硫化反应；超疏水；油水分离；柔性IAbstractRecently,increasingattentionhasbeenconcentratedtowardthedevelopmentofsuperhydrophobicmat

7、erialswithuniquestructure,properties,andextendedapplicationsinthefieldofanti-corrosion,anti-icing,anti-fogging,self-cleaning,anti-fouling,dragreduction,oil-waterseparationandotherssectors.Superhydrophobicmaterialsstillhavesomelimitationssuchaspoorreusability,highcos

8、tandsoon.RTVsiliconerubberisextensivelyusedinmanyfieldsduetoitsexcellentperformance.Hence,toexploretheapplicationofRTVsiliconerubberinsupe