有机无机纳米超疏水材料的制备及其性能研究

论文摘要

本论文中,我们首先介绍了超疏水的部分相关理论研究成果,以及一些制备超疏水薄膜的方法,然后叙述了超疏水表面最新功能性的应用,并在此基础上我们提出了本研究的主要内容:探索一种把有机化合物和无机微纳米化合物相结合的制备超疏水表面的方法;也就是说,我们首先用微纳米无机化合物构造出一个粗糙的表面,然后用低表面能的有机物进行修饰,来制备超疏水材料。在本论文第二章中,我们的主要工作是通过简单的溶胶凝胶方法制备了二氧化硅纳米球,并探讨了催化剂用量、反应时间和反应温度等参数对所得纳米颗粒尺寸的影响,旨在通过构造粗糙的表面,为制备有机无机纳米超疏水材料打好基础。在第三章中,我们用硅烷偶联剂对二氧化硅球进行表面修饰,制备了有机无机杂化的超疏水涂层,并且为了使其具有更高的实际应用价值,我们通过加入可交联树脂的方法,制备出了结合力更强的超疏水薄膜,大大增强了其应用价值。在第四章中,制备了聚苯乙烯接枝的超疏水薄膜,主要技术路线是用BPO做引发剂,通过自由基聚合的方法引发聚合,制备出聚苯乙烯接枝的二氧化硅超疏水材料。最后通过红外光谱仪,扫描电子显微镜、紫外光谱仪等对产品进行了表征。结果表明聚苯乙烯成功的接枝到了乙烯基修饰的二氧化硅球表面,所制备的薄膜用扫描电镜观察可以看出是典型的粗糙表面结构,我们用接触角测试仪测得所制备的超疏水薄膜的接触角为159°,滚动角为2°,其优越的超疏水性能扩大了超疏水的应用领域。在第五章中,我们用聚苯乙烯接枝的二氧化钛同样制备出了超疏水的薄膜,也同样表现出了很好的疏水性能和自清洁性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 超疏水材料的研究进展
• 1.1.1 自然界中的超疏水现象
• 1.1.2 超疏水理论进展
• 1.1.3 超疏水表面的制备方法
• 1.1.4 超疏水表面的功能性应用
• 1.1.5 超疏水材料的前景展望
• 1.2 有机无机纳米复合材料的研究进展
• 1.2.1 有机无机纳米复合材料的制备方法
• 1.2.2 有机无机纳米材料应用前景
• 1.3 本论文的选题及思路设计
• 第2章 纳米二氧化硅球的制备
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验仪器
• 2.2.2 实验药品
• 2.2.3 实验原理
• 2.2.4 实验步骤
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 红外表征
• 2.3.2 接触角测试
• 2.3.3 SEM 测试
• 2.3.4 氨水用量的影响
• 2.3.5 反应时间的影响
• 2.3.6 其它影响
• 2.4 小结
• 第3章 硅烷偶联剂修饰的超疏水纳米二氧化硅球的制备
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验原理
• 3.2.2 实验仪器
• 3.2.3 实验药品
• 3.2.4 实验步骤
• 3.2.5 表征手段
• 3.3 分析与讨论
• 3.3.1 亲水亲油分析
• 3.3.2 颗粒组成分析
• 3.3.3 表面形貌分析
• 3.3.4 疏水性能分析
• 3.4 小结
• 第4章 聚苯乙烯接枝纳米二氧化硅球超疏水薄膜的制备
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验仪器
• 4.2.2 实验药品
• 4.2.3 实验原理
• 4.2.4 实验步骤
• 4.3 结果分析与讨论
• 4.3.1 苯乙烯用量对超疏水性能的影响
• 4.3.2 红外表征
• 2 形成过程'>4.3.3 PS-g-Si0₂形成过程
• 4.3.4 超疏水薄膜理论分析
• 4.3.5 外界条件影响
• 4.4 小结
• 第5章 聚苯乙烯接枝二氧化钛超疏水薄膜的制备
• 5.1 前言
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 实验仪器
• 5.2.2 实验原料
• 5.2.3 实验原理
• 5.2.4 实验步骤
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 红外光谱分析
• 5.3.2 扫描电镜谱图分析
• 5.3.3 不同pH 值对其表面接触角的影响
• 5.3.4 超疏水薄膜的接触角测量
• 5.3.5 超疏水薄膜的理论分析
• 5.4 结论
• 第6章 总结
• 6.1 主要结论
• 6.2 主要创新点
• 6.3 有待进一步研究的问题
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间主要科研成果