李永升:基于紫外光固化的高稳定性超疏水硅橡胶复合材料的构筑与性能论文

李永升:基于紫外光固化的高稳定性超疏水硅橡胶复合材料的构筑与性能论文

本文主要研究内容

作者李永升(2019)在《基于紫外光固化的高稳定性超疏水硅橡胶复合材料的构筑与性能》一文中研究指出:超疏水材料在自清洁、抗腐蚀、防结冰、减阻及油水分离等方面有着广阔的应用前景,因而受到人们广泛的关注。常规的超疏水表面制备方法包括自组装法、静电纺丝法、浸涂法、化学气相沉积法和溶胶-凝胶法等,这些制备方法虽然使超疏水材料的应用范围得到极大拓展,但这些方法往往存在制备步骤繁琐耗时、效率低,固化过程往往需要高温等不足,而且,所制备的超疏水表面稳定性较差,在外力作用下容易磨损、脱落,且受损后也难以快速修复。所以,探索制备工艺简便、抗润湿性稳定的超疏水表面是超疏水材料领域的研究难点和热点。本论文利用紫外光(UV)固化反应具有快速、常温固化的特性,研究了超疏水性能稳定的硅橡胶复合材料的UV固化快速制备方法。通过超疏水涂层与弹性基底间的UV交联,提高了涂层与基底间的结合力,实现了耐磨和可拉伸的超疏水表面的快速制备。聚氨酯丙烯酸酯(PUA)类预聚物在发生UV聚合反应时其表面因“氧阻聚”作用会残留大量的活性官能团(C=C),将硅橡胶基超疏水涂层喷涂在发生“氧阻聚”的PUA表面,在UV光照射下基底表面的活性官能团与超疏水涂层发生共价交联,从而使涂层与基底之间形成较强的界面附着力。构建在有“氧阻聚”层PUA基底表面的超疏水涂层的剥离强度(2.3 MPa)远大于无“氧阻聚”层PUA表面上超疏水涂层的剥离强度(0.8MPa),相应地,与PUA基底发生了共价交联的超疏水涂层(18次磨损循环)比无交联作用而仅靠物理结合的超疏水涂层(小于8次磨损循环)具有更好的耐磨性;而且,与PUA基底共价交联的超疏水表面经受1000次拉伸-松弛(伸长率达200%)循环测试后,依然不会失去其原有的超疏水性和自清洁能力。此外,PUA还可以作为过渡层,在多种基材表面构建持久稳定的超疏水涂层。针对超疏水涂层受损后难以快速修复的问题,本论文使用由PDMS/二氧化硅/环己烷组成的悬浊液(溶胶)采用“UV固化-溶剂蒸发”法快速制备了稳定的柔性本征超疏水复合材料。半透明悬浊液经UV光照射60 s可完成快速固化,疏水二氧化硅颗粒被聚合物固定在各个位点形成均质凝胶,再经过干燥处理后,凝胶转变为表面粗糙和内部多孔的本征超疏水复合膜。溶剂量对聚合物基体的交联密度和多孔结构的形成起着重要的调节作用,进而影响超疏水膜的力学性能。通过优化溶剂/聚合物质量比(15:1),得到具有良好力学性能和耐磨损性能的超疏水复合膜。此复合膜在被弯曲、扭曲和拉伸条件下,其表面抗润湿性保持稳定;复合膜在经受500次磨损循环测试后,仍保持Cassie状态的超疏水性。疏水二氧化硅颗粒和多孔结构构成的自相似结构和多层次结构贯穿整个复合膜,由于磨损而反复暴露出新的超疏水表面,从而使其保持稳定的超疏水性。利用这一特性,在不使用任何修复剂的情况下,通过砂纸打磨处理即可以快速恢复受损表面的超疏水性。因此,该超疏水复合膜可以应用于多种柔性基材(如功能性织物),赋予其稳定的防水和自清洁功能。为了拓展本征超疏水涂层(膜)的应用范围,采用“UV固化+溶剂蒸发”法将疏水改性A12O3颗粒/PDMS/环己烷悬浊液快速固化制备了导热、柔性的本征超疏水复合膜,该复合膜被拉伸至100%条件下,表面乳突间距离仅出现微小增大,整体粗糙度几乎不变,仍然保持超疏水状态;在经受1000次拉伸-松弛(伸长率100%)循环测试后,其表面仍保持Cassie状态的超疏水性;复合膜表面在砂纸磨损实验中,不断暴露出新的自相似超疏水结构,在经受600次磨损循环测试后,其超疏水性不衰减。复合膜稳定的超疏水表面结构赋予其优异的防水性,常温下,在1m深的水压下,抗浸润时间大于12 h。

Abstract

chao shu shui cai liao zai zi qing jie 、kang fu shi 、fang jie bing 、jian zu ji you shui fen li deng fang mian you zhao an kuo de ying yong qian jing ,yin er shou dao ren men an fan de guan zhu 。chang gui de chao shu shui biao mian zhi bei fang fa bao gua zi zu zhuang fa 、jing dian fang si fa 、jin tu fa 、hua xue qi xiang chen ji fa he rong jiao -ning jiao fa deng ,zhe xie zhi bei fang fa sui ran shi chao shu shui cai liao de ying yong fan wei de dao ji da ta zhan ,dan zhe xie fang fa wang wang cun zai zhi bei bu zhou fan suo hao shi 、xiao lv di ,gu hua guo cheng wang wang xu yao gao wen deng bu zu ,er ju ,suo zhi bei de chao shu shui biao mian wen ding xing jiao cha ,zai wai li zuo yong xia rong yi mo sun 、tuo la ,ju shou sun hou ye nan yi kuai su xiu fu 。suo yi ,tan suo zhi bei gong yi jian bian 、kang run shi xing wen ding de chao shu shui biao mian shi chao shu shui cai liao ling yu de yan jiu nan dian he re dian 。ben lun wen li yong zi wai guang (UV)gu hua fan ying ju you kuai su 、chang wen gu hua de te xing ,yan jiu le chao shu shui xing neng wen ding de gui xiang jiao fu ge cai liao de UVgu hua kuai su zhi bei fang fa 。tong guo chao shu shui tu ceng yu dan xing ji de jian de UVjiao lian ,di gao le tu ceng yu ji de jian de jie ge li ,shi xian le nai mo he ke la shen de chao shu shui biao mian de kuai su zhi bei 。ju an zhi bing xi suan zhi (PUA)lei yu ju wu zai fa sheng UVju ge fan ying shi ji biao mian yin “yang zu ju ”zuo yong hui can liu da liang de huo xing guan neng tuan (C=C),jiang gui xiang jiao ji chao shu shui tu ceng pen tu zai fa sheng “yang zu ju ”de PUAbiao mian ,zai UVguang zhao she xia ji de biao mian de huo xing guan neng tuan yu chao shu shui tu ceng fa sheng gong jia jiao lian ,cong er shi tu ceng yu ji de zhi jian xing cheng jiao jiang de jie mian fu zhao li 。gou jian zai you “yang zu ju ”ceng PUAji de biao mian de chao shu shui tu ceng de bao li jiang du (2.3 MPa)yuan da yu mo “yang zu ju ”ceng PUAbiao mian shang chao shu shui tu ceng de bao 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yang hua gui ke li bei ju ge wu gu ding zai ge ge wei dian xing cheng jun zhi ning jiao ,zai jing guo gan zao chu li hou ,ning jiao zhuai bian wei biao mian cu cao he nei bu duo kong de ben zheng chao shu shui fu ge mo 。rong ji liang dui ju ge wu ji ti de jiao lian mi du he duo kong jie gou de xing cheng qi zhao chong yao de diao jie zuo yong ,jin er ying xiang chao shu shui mo de li xue xing neng 。tong guo you hua rong ji /ju ge wu zhi liang bi (15:1),de dao ju you liang hao li xue xing neng he nai mo sun xing neng de chao shu shui fu ge mo 。ci fu ge mo zai bei wan qu 、niu qu he la shen tiao jian xia ,ji biao mian kang run shi xing bao chi wen ding ;fu ge mo zai jing shou 500ci mo sun xun huan ce shi hou ,reng bao chi Cassiezhuang tai de chao shu shui xing 。shu shui er yang hua gui ke li he duo kong jie gou gou cheng de zi xiang shi jie gou he duo ceng ci jie gou guan chuan zheng ge fu ge mo ,you yu mo sun er fan fu bao lou chu xin de chao shu shui biao mian ,cong er shi ji bao chi wen ding de chao shu shui xing 。li yong zhe yi te xing ,zai bu shi yong ren he xiu fu ji de qing kuang xia ,tong guo sha zhi da mo chu li ji ke yi kuai su hui fu shou sun biao mian de chao shu shui xing 。yin ci ,gai chao shu shui fu ge mo ke yi ying yong yu duo chong rou xing ji cai (ru gong neng xing zhi wu ),fu yu ji wen ding de fang shui he zi qing jie gong neng 。wei le ta zhan ben zheng chao shu shui tu ceng (mo )de ying yong fan wei ,cai yong “UVgu hua +rong ji zheng fa ”fa jiang shu shui gai xing A12O3ke li /PDMS/huan ji wan xuan zhuo ye kuai su gu hua zhi bei le dao re 、rou xing de ben zheng chao shu shui fu ge mo ,gai fu ge mo bei la shen zhi 100%tiao jian xia ,biao mian ru tu jian ju li jin chu xian wei xiao zeng da ,zheng ti cu cao du ji hu bu bian ,reng ran bao chi chao shu shui zhuang tai ;zai jing shou 1000ci la shen -song chi (shen chang lv 100%)xun huan ce shi hou ,ji biao mian reng bao chi Cassiezhuang tai de chao shu shui xing ;fu ge mo biao mian zai sha zhi mo sun shi yan zhong ,bu duan bao lou chu xin de zi xiang shi chao shu shui jie gou ,zai jing shou 600ci mo sun xun huan ce shi hou ,ji chao shu shui xing bu cui jian 。fu ge mo wen ding de chao shu shui biao mian jie gou fu yu ji you yi de fang shui xing ,chang wen xia ,zai 1mshen de shui ya xia ,kang jin run shi jian da yu 12 h。

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  • 论文详细介绍

    论文作者分别是来自中国工程物理研究院的李永升,发表于刊物中国工程物理研究院2019-11-12论文,是一篇关于超疏水性论文,紫外光聚合论文,柔性复合材料论文,表面修复论文,耐磨损论文,中国工程物理研究院2019-11-12论文的文章。本文可供学术参考使用,各位学者可以免费参考阅读下载,文章观点不代表本站观点,资料来自中国工程物理研究院2019-11-12论文网站,若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权,请联系我们删除。

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