耐磨透明超疏水薄膜的制备及工艺研究.pdf

《耐磨透明超疏水薄膜的制备及工艺研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、第53卷第5期厦门大学学报(自然科学版)Vo1．53No．52O14年9月JournalofXiamenUniversity(NaturalScience)Sep．2O14耐磨透明超疏水薄膜的制备及工艺研究王薇，周忠华，脱永峰，黄悦(1．厦门大学材料学院，2．福建省特种先进材料重点实验室(厦门大学)，福建厦门361005)摘要：以正硅酸乙酯为原料，采用溶胶一凝胶法，在酸性条件下，制得无色透明SiO溶胶，作为上下层；以表面疏水处理的SiO粉体(R974)为中间层；制备“SiO溶胶／R974／SIOz溶胶”三明治式涂层于玻璃基板表面；经氟

2、硅烷修饰可得到透明耐磨超疏水薄膜．用扫描电子显微镜(SEM)及原子力显微镜(AFM)表征，膜层具有分层凹凸结构．所得膜层接触角大于150。，可见光透射比为85．6，雾度小于2．经耐磨性测试后，接触角为102．0。，可见光透射比为85．6，雾度小于1．0％．考察了溶胶浓度、热处理温度和涂膜方式对膜层性能的影响．关键词：SiO溶胶；溶胶凝胶法；透明超疏水薄膜；分层凹凸结构；工艺影响中图分类号：TB321文献标志码：A文章编号：0438—0479(2014)05—0718—08透明超疏水薄膜，因具有良好的可见光透射比、无机复合透明超疏水薄膜

3、；当APS体积分数超过疏水防污性、自清洁性等特性，在汽车、游艇、飞机等0．36时，表面结构由Wenzel模型变为Cassie模型，的玻璃上具有应用前景．其中耐磨特性是透明超疏水接触角达到155。，滚动角小于2。，可见光透射比达到薄膜的应用必备条件．88；但他们没有对膜层的耐磨性能进行研究．由于超疏水表面，其结构特征既要表面粗糙，又要表耐磨性与表面粗糙度相互矛盾，制备高粗糙度同时耐面能低．Barthlott等l_1]观察荷叶表面自洁净，认为超磨耗且透明的超疏水薄膜，具有更大的挑战性．目前疏水起因于微米结构乳突粗糙表面和表面蜡状物的对超疏

4、水透明耐磨工作的探讨相对较少．存在．江雷进一步发现，在荷叶表面微米结构的乳本实验设计了一种三明治薄膜，制备了分层凹凸突上存在纳米结构，认为此双微观结构是引起表面防表面结构，经氟硅烷修饰，得到具有一定耐磨性能的污自清洁的根本原因．表面润湿性由表面化学组成和透明超疏水薄膜．实验采用溶胶一凝胶技术l_1]，以硝表面的微观几何结构两方面控制]．对于光滑表面可酸做催化剂制备酸性SiO溶胶．此无机SiO。溶胶体用Young方程描述，Wenzel等对Young方程进系黏结性强，可与玻璃基底很好地黏附，得到透明膜行了修正，Cassie_6]发展了We

5、nzel理论，提出粗糙的层l1引．由Si0：小颗粒团聚的疏水型气相SiO：纳米粉低表面能表面可实现超疏水性．体(R974)分散液作为中间层，以SiO溶胶为上下层目前，构筑超疏水薄膜一般通过两步实现[7]．首对结构进行保护，形成分层凹凸结构表面；经低表面先在材料表面制备微纳米凹凸结构，然后在表面上修能物质氟硅烷修饰后得到透明超疏水薄膜．膜层结构饰具有疏水作用的低表面能物质分子层]，表面粗糙起伏控制在1m以下，可见光透过性好，且具备耐磨度越大，对增大水接触角有利．但是，超疏水表面结构擦性能．实验操作简单、成本低廉、适合大规模制备，上大的粗

6、糙度会导致大的光散射，影响雾度_9]，因此，具有广阔的应用前景．制备超疏水透明薄膜，挑战性大．Xu等口o]利用溶胶一凝胶技术，在正硅酸乙酯水解得到的溶胶中，添加3一1实验氨基丙基三乙氧基硅烷(APS)进行改性，制备了有机1．1材料与仪器正硅酸乙酯，分析纯，天津永大化学试剂有限公司；浓硝酸、无水乙醇，分析纯，国药集团化学试剂有收稿日期：2014—01—11基金项目：福建省科技重大项目(2013H6021)限公司；疏水型气相SiO：纳米粉体(R974)，赢创德固*通信作者：zzh@xmu．edu．cn赛特种化学(上海)有限公司；全氟十二烷

7、基三氯硅第5期王薇等：耐磨透明超疏水薄膜的制备及工艺研究烷，纯度97(质量分数，下同)，东京化成工业株式会2，为耐磨合格(参照丰田汽车标准要求)．社；去离子水，自制．用SEM、AFM对膜层表面形貌结构进行观察直线泰泊尔磨耗仪，5900，美国Taber；紫外／可分析．见／近红外分光光度计，Lambda950，美国PerkinElmer；雾度测定计，SGH一2，北京金博泰光电科2结果与分析技有限公司；接触角测量仪，DGD—ADR，法国GBX公司；粒径测定仪，BT一9O，丹东百特仪器有限公司；场发2．1Si02溶胶对疏水性能的影响射高倍电子

8、扫描电镜(SEM)，LEO一1530，OxfordIn-在正硅酸乙酯中加入少量蒸馏水，二者通过水解一strument；原子力显微镜(AFM)，nanoscopemultimo—缩合反应，可得到无色透明的溶胶，主要反应_1