磨损增强型超疏水材料的制备及性能研究.pdf

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1、第３２卷第３期摩擦学学报Ｖｏｌ３２Ｎｏ３２０１２年５月ＴｒｉｂｏｌｏｇｙＭａｙ，２０１２磨损增强型超疏水材料的制备及性能研究何金梅，屈孟男（西安科技大学化学与化工学院，陕西西安７１００５４）摘要：通过在有机硅烷中掺杂微纳米级尺度的ＳｉＯ２颗粒，利用硅烷的水解和聚合成功地制备了１种具有优异耐磨性能和稳定性的超疏水材料．通过该方法所制备的超疏水材料不仅具有良好的耐磨性，而且其超疏水性能可在一定条件下通过表面的磨损得到增强或恢复．该超疏水材料在较苛刻的环境下仍能保持良好的化学稳定性．扫描电镜分析表明贯穿于整个材料且构成材料厚度的微纳米聚合物复合层是赋予该超

2、疏水材料耐磨损性能的主要原因．关键词：润湿性；有机硅烷；接触角；摩擦磨损性能中图分类号：Ｏ６４７文献标志码：Ａ文章编号：１００４－０５９５（２０１２）０５－２１５－０６ＦａｂｒｉｃａｔｉｏｎａｎｄＷｅａｒ－ＲｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆＡｂｒａｓｉｏｎ－ＥｎｈａｎｃｅｄＳｕｐｅｒｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃＭａｔｅｒｉａｌｓＨＥＪｉｎ－ｍｅｉ，ＱＵＭｅｎｇ－ｎａｎ（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＣｈｅｍｉｓｔｒｙａｎｄＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉ′ａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉ′ａｎ７１００５４，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓ

3、ｔｒａｃｔ：Ａｗｅａｒａｂｌｅｐｏｌｙｍｅｒｓｕｐｅｒｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃｓｕｒｆａｃｅｉｓｐｒｅｐａｒｅｄｂｙｍｅａｎｓｏｆｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆｓｉｌａｎｅｓｂｌｅｎｄｉｎｇｗｉｔｈｍｉｃｒｏ－ａｎｄｎａｎｏ－ｍｅｔｅｒｓｃａｌｅｐａｒｔｉｃｌｅｓ．Ｔｈｅｓｕｐｅｒｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃｉｔｙｏｆｔｈｅａｓ－ｐｒｅｐａｒｅｄｐｏｌｙｍｅｒｓｕｒｆａｃｅｎｏｔｏｎｌｙｉｓｍｅｃｈａｎｉｃａｌｌｙｄｕｒａｂｌｅｂｕｔａｌｓｏｃａｎｂｅｅｎｈａｎｃｅｄｂｙｔｈｅｓｕｒｆａｃｅａｂｒａｓｉｏｎ．Ｔｈｅｐｏｌｙｍｅｒｓｕｐｅｒｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉ

4、ｃｓｕｒｆａｃｅｓｈｏｗｓａｌｓｏｓｔａｂｉｌｉｔｙｅｖｅｎｉｎｍａｎｙｒｉｇｏｒｏｕｓｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ．Ｔｈｅｓｃａｎｎｉｎｇｅｌｅｃｔｒｏｎｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｓｔｈａｔｔｈｅｂｉｎａｒｙｇｅｏｍｅｔｒｉｃｍｉｃｒｏ－ａｎｄｎａｎｏ－ｍａｔｅｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｗｈｏｌｅｍａｔｅｒｉａｌｓｔｈｉｃｋｎｅｓｓａｒｅｒｅｓｐｏｎｓｉｂｌｅｆｏｒｔｈｅｇｏｏｄｗｅａｒｒｅｓｉｓｔａｎｃｅａｎｄｓｕｐｅｒｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃｉｔｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｗｅｔｔａｂｉｌｉｔｙ，ｏｒｇａ

5、ｎｉｃｓｉｌａｎｅ，ｃｏｎｔａｃｔａｎｇｌｅ，ｆｒｉｃｔｉｏｎａｎｄｗｅａｒ自２０世纪９０年代末德国波恩大学的Ｂａｒｔｈｌｏｔｔ音、降低部件表面粘附和表面作用力方面呈现出了［１］研究小组首次报道了荷叶表面的微观结构以来，优异的性质以及巨大的应用前景，但超疏水材料并固体表面所具有的极端润湿行为中的超疏水性，又没有真正取得广泛的实际应用，其主要原因为人工称“荷叶效应”，引起了材料研究者的极大兴趣和广制备的超疏水表面不同于自然界中的超疏水表面，［２－５］［６－７］泛关注．目前的研究表明：通过在材料表面其耐久性和机械稳定性相对较差．自然界中具有超构筑微纳米二元

6、复合结构并通过降低表面自由能的疏水性的动植物可通过自我修复和持续分泌表面油［８］修饰，可使材料表面润湿性能发生显著改观．脂类物质来保持其稳定的超疏水性．当其表面遇目前，虽然超疏水材料在防水、自净、减阻降噪到破坏时，该类动植物可通过新陈代谢作用重新生Ｒｅｃｅｉｖｅｄ１０Ｆｅｂｒｕａｒｙ２０１２，ｒｅｖｉｓｅｄ２５Ｍａｒｃｈ２０１２，ａｃｃｅｐｔｅｄ２６Ｍａｒｃｈ２０１２，ａｖａｉｌａｂｌｅｏｎｌｉｎｅ２８Ｎｏｖｅｍｂｅｒ２０１２．Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇａｕｔｈｏｒ．Ｅ－ｍａｉｌ：ｍｎａｎｑｕ＠ｇｍａｉｌ．ｃｏｍ，Ｔｅｌ：＋８６－２９－８５５８３１８

7、３．ＴｈｅｐｒｏｊｅｃｔｗａｓｓｕｐｐｏｒｔｅｄｂｙｔｈｅＮａｔｉｏｎａｌＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＦｏｕｎｄａｔｉｏｎｏｆＣｈｉｎａ（２１００３０９９，２１１０２１１３），ｔｈｅＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＦｏｕｎｄａｔｉｏｎｏｆＳｈａｎｎｘｉＰｒｏｖｉｎｃｅ（２０１０ＪＱ２００９）ａｎｄＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＲｅｓｅａｒｃｈＰｒｏｊｅｃｔｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＳｈａｎｎｘｉＰｒｏｖｉｎｃｅ（２０１０ＪＫ６７９）．国家自然科学基金（２１００３０９９，２１１０２１１３）、陕西省自然科学基金（２０１０ＪＱ２００９）和陕西省

8、教育厅自然科学研究项目（２０１０ＪＫ６７９）资助．２１６摩擦学学报第３２卷长出新的超疏水表面．