基于改性二氧化硅超疏水_超滑涂层的制备及其性能研究

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1、：分类号：密级ＵＤＣ：编号：专业硕士学位论文（工程硕士）基于改性二氧化硅超疏水／超滑涂层的制备及其性能研究硕士研究生：侯娜娃指导教师：王君教授企业导师：钟兆魁高工工程领域：化学工程论文主审人：李占双教授哈尔滨工程大学２０１８年５月分类号：密级：UDC：编号：专业硕士学位论文（工程硕士）基于改性二氧化硅超疏水/超滑涂层的制备及其性能研究硕士研究生：侯娜娃指导教师：王君教授学位级别：工程硕士工程领域：化学工程所在单位：材料科学与化学工程学院论文提交日

2、期：2018年5月7日论文答辩日期：2018年6月8日学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationfortheProfessionalDegreeofMaster（MasterofEngineering）PreparationandPropertiesofSuperhydrophobic/Ultra-slipperyCoatingBasedonModifiedSilicaDioxideCandidate:HouNawaSupervisor:Pr

3、of.WangJunAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringEngineeringField:ChemistryEngineeringDateofSubmission:May.7,2018DateofOralExamination:Jun.8,2018University:HarbinEngineeringUniversity基于改性二氧化硅超疏水/超滑涂层的制备及其性能研究摘要超疏水材料作为新型功能材料之一，由于其特有的自清洁性、防覆冰性、耐腐蚀性

4、以及减阻等特性，一直是人类科研工作者研究的热点话题之一。本文选择低表面修饰后的SiO2颗粒作为填充粒子填充到不同的树脂基体中，采用多次薄喷、浸渍的方法得到超疏水超滑涂层。通过SEM、TEM、FTIR等分析测试手段对制得的SiO2颗粒及样品涂层进行分析表征，同时，采用接触角测量仪、电化学工作站以及循环水槽装置等对样品涂层的润湿性、耐腐蚀性以及减阻性等性能进行了探究与分析。通过简化的Stöber法制得纳米SiO2颗粒，用HDTMS修饰后填充到PVDF基体树脂中，后采用多次薄喷的方法喷涂到预处理后的基材

5、上，获得超疏水涂层。通过对比的手法证明了基底预热和喷涂的方法均有助于涂层微纳形貌的获得。SEM、接触角测量仪的测试结果表明接触角随SiO2加入量的增加而增大，加入量为80wt%时，接触角高达156°，测得涂层厚约为30μm，小刀刮擦测试证明了该增厚涂层有一定的耐刮擦能力。电化学工作站以及循环水槽冲刷实验的测试结果表明该样品涂层具有较好的耐腐蚀性能以及水下减阻性能。选用HMDS对SiO2颗粒进行一步密闭修饰，多次薄喷制得超疏水涂层。SEM和接触角测量结果显示，随着SiO2添加量的增大，涂层表面的接触

6、角先增大后减小，添加量为50wt%时，接触角高达166°，测得涂层厚度为20μm。将二甲基硅油灌入样品涂层得到超滑涂层表面，测其接触角为104°，滚动角为4.47°。用实验室自制的模拟海水循环搅拌装置对超滑涂层进行测试，结果表明超滑涂层具有良好的耐久性。超滑涂层在3.5%wt的NaCl水溶液中浸泡三个月后的阻抗模值高达1.4×109，具有良好的耐腐蚀性。循环水槽冲刷装置测试结果证明超滑涂层在高水流冲刷速度下减阻效果显著。选用PDMS作为树脂基体，多次薄涂得到的珊瑚礁状的超疏水涂层。SiO2加入量为

7、35wt%时，接触角最大为162°。用测厚仪测得厚度约为100μm。电化学工作站测得样品涂层具有良好的耐腐蚀性。耐高、低温，耐酸碱测试证明样品涂层具有较好的耐候性。摩擦磨损实验证明了该涂层机械稳定性较好。将样品涂料喷涂在不同的基底上，水滴测试说明该样品涂层具有多基底适用性。防污泥悬挂和循环水槽冲刷实验结果显示样品涂层具有较好的减阻效果。关键词：二氧化硅；超疏水；超滑；减阻；耐腐蚀；基于改性二氧化硅超疏水/超滑涂层的制备及其性能研究ABSTRACTAsanewtypeoffunctionalmate

8、rial,thesuperhydrophobicmaterialhasalwaysbeenoneofthemostactiveresearchtopicsbecauseofitsuniqueproperties,suchasself-cleaning,anti-icing,corrosionresistanceanddragreduction.Inthispaper,SiO2modifiedbymaterialswithlowsurfacefreeenergyareselected