MTES疏水改性SiO2气凝胶修饰活性炭复合材料的制备及结构表征

采用原位聚合法,以正硅酸四乙酯(TEOS)为原料、甲基三乙氧基硅烷(MTES)为疏水改性剂,活性炭为载体,制备疏水SiO2气凝胶修饰活性炭复合材料。采用接触角分析仪、N2吸附法、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)对疏水SiO2气凝胶修饰活性炭复合材料的表面特性和结构进行表征。结果表明:所制备的疏水SiO2气凝胶修饰活性炭复合材料的接触角为156°、比表面积为759.2 m2/g、孔体积为4.38 cm3/g,最可几孔径是32nm,孔径主要分布为1～50 nm,疏水SiO2气凝胶均匀地分散于活性炭表面。     

SiO_2/含氟硅聚丙烯酸酯超疏水杂化涂层的制备及性能

采用溶胶-凝胶法,在含氟硅聚丙烯酸酯(FSiPA)乳液中以正硅酸乙酯(TEOS)为前驱体、甲基三乙氧基硅烷(MTES)为改性剂合成疏水性二氧化硅(SiO_2)纳米粒子,将所制SiO_2/FSiPA杂化乳液喷涂在玻璃表面得到超疏水涂层.考察了FSiPA乳液用量和MTES/TEOS物质的量比(M/T)对涂层表面性能的影响,分析了M/T值对涂层微观形貌的影响;讨论了杂化涂层的形成机理,比较了具有相同倾角的超疏水涂层与普通疏水涂层表面的自清洁特性.结果表明,当FSiPA乳液用量为15%及M/T为5时,涂层表面具有很好的成膜性和自清洁特性,疏水性SiO_2纳米粒子能够在涂层表面建立起微纳米粗糙结构,涂层与水的静态接触角(WCA)为154.0°.     

PVA/SiO2/HMDS薄膜的制备及性能研究

采用静电纺丝技术在玻璃基片表面构筑聚乙烯醇(PVA)纳米纤维网膜,以正硅酸丁酯(TEOS)为硅源,通过气相沉积法向PVA纳米纤维网膜间隙中引入SiO2纳米粒子。然后以六甲基二硅氮烷(HMDS)为修饰剂,对玻璃基片表面PVA/SiO2膜进行疏水改性,从而降低其表面能。利用扫描电镜(SEM),静态水接触角(WCA)等测试手段对在玻璃表面制备的PVA/SiO2/HMDS薄膜进行了表征。结果显示,处理过的玻璃基片具有较高的粗糙度,表面水接触角(WCA)达135.7°,表明其具有很好的疏水性能。而且制备的薄膜疏水性能稳定,耐磨性能好,能够保持较好的透明性。因此在高档室外墙体、汽车挡风玻璃、眼镜片等领域具有潜在的应用前景。     

PVA/SiO_2/HMDS薄膜的制备及性能研究

采用静电纺丝技术在玻璃基片表面构筑聚乙烯醇(PVA)纳米纤维网膜,以正硅酸丁酯(TEOS)为硅源,通过气相沉积法向PVA纳米纤维网膜间隙中引入SiO2纳米粒子。然后以六甲基二硅氮烷(HMDS)为修饰剂,对玻璃基片表面PVA/SiO2膜进行疏水改性,从而降低其表面能。利用扫描电镜(SEM),静态水接触角(WCA)等测试手段对在玻璃表面制备的PVA/SiO2/HMDS薄膜进行了表征。结果显示,处理过的玻璃基片具有较高的粗糙度,表面水接触角(WCA)达135.7°,表明其具有很好的疏水性能。而且制备的薄膜疏水性能稳定,耐磨性能好,能够保持较好的透明性。因此在高档室外墙体、汽车挡风玻璃、眼镜片等领域具有潜在的应用前景。     

耐磨透明超疏水薄膜的制备及工艺研究

以正硅酸乙酯为原料,采用溶胶-凝胶法,在酸性条件下,制得无色透明SiO2溶胶,作为上下层;以表面疏水处理的SiO2粉体(R974)为中间层;制备"SiO2溶胶/R974/SiO2溶胶"三明治式涂层于玻璃基板表面;经氟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.     

溶胶-凝胶法制备超疏水性OTS-SiO2复合薄膜

以正硅酸乙酯(TEOS)为先驱体,采用酸/碱两步溶胶-凝胶法和自组装技术制备了具有超疏水性的薄膜.利用红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)和接触角仪等测试方法对十八烷基三氯硅烷(OTS)修饰前后薄膜的结构、形貌、表面元素组成与润湿等性能进行了表征和分析.结果表明,制备的OTS-SiO2复合薄膜具有良好的超疏水性能,水滴在该薄膜上的最大静态接触角为156°,滚动角小于5°.     

溶胶-凝胶法制备超疏水性OTS-SiO2复合薄膜

以正硅酸乙酯(TEOS)为先驱体,采用酸/碱两步溶胶-凝胶法和自组装技术制备了具有超疏水性的薄膜.利用红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)和接触角仪等测试方法对十八烷基三氯硅烷(OTS)修饰前后薄膜的结构、形貌、表面元素组成与润湿等性能进行了表征和分析.结果表明,制备的OTS-SiO2复合薄膜具有良好的超疏水性能,水滴在该薄膜上的最大静态接触角为156°,滚动角小于5°.     

镁合金表面复合膜的制备及其耐蚀性

利用溶胶凝胶技术在镁合金微弧氧化膜表面制备SiO2溶胶凝胶膜形成复合膜层.通过扫描电镜和能谱测试,分析膜层的表面形貌和成分.采用动电位极化曲线测试研究不同条件下复合膜的电化学性能.研究结果表明:SiO2溶胶凝胶膜的最佳沉积条件为浸涂次数3次,浸泡时间1 min,干燥温度80～100℃,干燥时间8h,固化温度170℃,固化时间1h.溶胶凝胶膜能够有效地封闭镁合金表面微弧氧化膜的微孔,形成均匀且较为致密的复合膜层.动电位极化曲线结果表明:复合膜比微弧氧化膜和镁合金基体具有更正的腐蚀电位(Ecorr)、更低的腐蚀电流密度(icorr)和更大的线性极化电阻(Rp),说明微弧氧化镁合金沉积溶胶凝胶膜后耐腐蚀性能有显著地提高,复合膜对AZ91D镁合金具有良好的防腐蚀作用.     

酸催化二氧化硅溶胶粒径和稳定性的研究

以正硅酸乙酯(TEOS)、水、乙醇(EtOH)为原料,HNO3为催化剂,制备了纳米二氧化硅溶胶.研究了二氧化硅溶胶的红外光谱、反应物的配比和反应温度对二氧化硅溶胶粒径的影响及二氧化硅溶胶在陈化过程中的稳定性.实验结果表明,二氧化硅的缩聚反应在TEOS完全水解前就已开始,TEOS水解不完全;HNO3/TEOS摩尔比对二氧化硅溶胶粒径的影响较小,H2O/TEOS摩尔比对溶胶粒径的影响较大.随着HNO3/TEOS摩尔比、H2O/TEOS摩尔比的增加和反应温度的升高,二氧化硅溶胶的粒径增大;随着EtOH/TEOS摩尔比的增加,二氧化硅溶胶的粒径减小.溶胶在陈化过程中,在体系的粘度发生急剧变化之前,二氧化硅溶胶的粒径和密度变化极小,二氧化硅溶胶是相对稳定的.低温陈化有利于延长溶胶的稳定时间.     

电化学阳极氧化处理对超纳米金刚石/多层石墨烯复合薄膜电容性能的影响

为解决表面疏水导致的超纳米金刚石/多层石墨烯复合薄膜(UNCD/MLG)电容性能差的问题,通过电化学阳极氧化工艺对微波等离子化学气相沉积的UNCD/MLG薄膜进行表面处理以改善其相应性能。采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)对处理前后薄膜的表面微观形貌进行对照分析,并用拉曼光谱(Raman)、光电子能谱(XPS)和静态接触角(Contact angle)表征其表面微观状态,用循环伏安法(CV)和恒流充放电法(GCD)比较分析处理前后薄膜的电容性能。结果表明,与原始薄膜相比,处理后的薄膜由超疏水性变为亲水性,且其电容值最大提高约115倍,表明电化学阳极氧化处理可以有效地对UNCD/MLG薄膜进行表面改性,大幅提升其电容性能。     

MB8镁合金微弧氧化-电泳涂装复合膜层耐蚀性研究

采用微弧氧化-电泳涂装复合工艺,在MB8镁合金表面上形成防护性复合膜层。SEM观测表明,电泳漆膜与微弧氧化膜紧密结合,且均匀地覆盖了表层。动电位极化和浸泡试验结果表明,复合膜层的耐蚀性明显优于微弧氧化膜。     

基于反相微乳液法的尺寸可控性二氧化硅纳米颗粒制备研究

通过考察水与表面活性剂的摩尔比(R),TEOS的量、氨水的量及包壳次数对基于Triton X - 100/环已烷/正已醇/水反相微乳液体系制备二氧化硅纳米颗粒尺寸的影响,开展了基于反相微乳液法的尺寸可控性二氧化硅纳米颗粒制备研究.结果表明:在其他参数都恒定的情况下,通过改变微乳液体系中上述某一组分的量,可以在一定程度上实现二氧化硅纳米颗粒的尺寸可控性合成.首先,水与表面活性剂的摩尔比(R)对二氧化硅纳米颗粒的尺寸影响最大,随着R值的增大,颗粒的粒径逐渐减小,当R值达到18时,二氧化硅纳米颗粒的形貌变得不再是很规则的球形结构,并且分散性降低,团聚现象明显;其次是氨水的量,随着氨水量的增多,颗粒的粒径先减小,之后不再发生明显变化;另外随着包壳次数的增多,颗粒的粒径随之增大,并且颗粒之间的分散性也有所提高;但是TEOS的量对颗粒粒径的影响不明显.     

AM60B镁合金微弧氧化膜的电化学腐蚀行为

在硅酸盐体系中对AM60B镁合金进行微弧氧化处理,采用循环伏安(CV)法、Tafel极化曲线和电化学阻抗谱(EIS)研究膜层在3.5% NaCl介质中的电化学腐蚀行为.结果表明:AM60B镁合金经微弧氧化处理后,膜层耐蚀性得以显著提高.相比低电压下的膜层,高电压下获得膜层微孔略大,但微孔数量明显较少,厚度显著增加,这使得膜层在整个腐蚀过程中呈现了极强的电阻性和优异的耐蚀能力,甚至测试结束时腐蚀介质仍未渗透至膜基面,而低电压下处理得到的膜层,腐蚀介质已渗透至膜基面且侵蚀了基体.     

A novel fabrication of meso-porous silica film by sol-gol of TEOS

A homogeneous crack-free nano- or meso-porous silica films on silicon was fabricated by colloidal silica sol derived by hydrolyzing tetraethyl orthosilicate (TEOS) catalyzing with (C4H9)4N+OH- in water medium. The solution with ratio of H2O/TEOS> or =15, R4N+ and glycerol as templates, combining with the hydrolyzed intermediate, controlled the silica aggregating; the templated silica film with heterostructure was developed into homogeneous nano-porous then meso-porous silica films after being annealed from 750 degrees C to 850 degrees C; the formation mechanism of the porous silica films was discussed; morphologies of the silica films were characterized. The refractive indexes of the porous silica films were 1.256-1.458, the thermal conductivity < 0.7 W/m/K. The fabricating procedure and the sequence had not been reported before.     

木材表面SiO2/环氧树脂/氟硅烷复合超疏水膜的构建

【目的】为获得具有良好机械耐磨性的超疏水木材,构建了木材表面SiO₂/环氧树脂/氟硅烷复合超疏水膜。【方法】采用两步法在木材表面构建有机/无机复合超疏水涂层,在木材基底预置透明环氧树脂底层以覆盖木材表面天然微沟槽结构,然后构建SiO₂/环氧树脂/氟硅烷(FAS)复合超疏水薄膜。采用场发射扫描电子显微镜、原子力显微镜以及傅里叶红外光谱仪对超疏水涂层的微观形貌和化学组成进行表征,并测试其疏水、疏油和机械耐磨性能。【结果】木材表面复合超疏水涂层具有精细的微/纳米二元粗糙结构,该结构协同低表面能物质FAS,使木材表面不仅具有良好的超疏水性能(水静态接触角为153°,滚动角低于4°),而且疏油(乙二醇接触角为146°,滚动角低于11°); 经砂纸多次磨擦后木材表面水接触角和滚动角基本不变,超疏水性能保持稳定,超疏水涂层的微纳米结构及疏水物质依然保留,表现出良好的机械耐磨性。【结论】有机/无机复合超疏水涂层体系中,环氧树脂由于黏结作用使得SiO₂纳米粒子与木材基底形成牢固的结合,从而赋予涂层良好的机械稳定性。     

微弧氧化法制备镁基羟基磷灰石/碳纳米管复合生物涂层及其性能研究

 通过化学沉淀法制备了羟基磷灰石/碳纳米管纳米(HA/CNTs)复合粉体,并作为电解液的添加剂,采用微弧氧化方法(MAO)制备了镁合金表面MAO/HA/CNTs 复合活性涂层。分别采用扫描电子显微镜(SEM)、X 射线衍射分析(XRD)、傅里叶红外光谱(FTIR)和电化学工作站,研究所制备的复合粉体的形貌和物相组成、复合粉体对微弧氧化涂层表面形貌和在模拟体液(SBF)中耐腐蚀性能和生物活性的影响。结果表明,所制备的HA/CNTs 复合粉体结晶良好,无其他杂质相;复合粉体在微弧氧化过程中沉积在样品表面,对微弧氧化涂层起到封孔作用。MAO/HA/CNTs 样品的腐蚀电位为-1.50 V,经过30 天的SBF 浸泡后,表面沉积了大量的亚微米级别的颗粒沉积物,相比于镁基体和MAO 样品具有更好的生物活性和耐腐蚀性。     

高强度超疏水性杨木材料的构建

 针对超疏水性材料应用过程中性能不够持久的问题,以杨木为例,通过实验研究了具有高强度超疏水性能的杨木材料的构建。采用真空加压方法将二氧化硅合成原料注入杨木内部,使正硅酸乙酯、氨水、乙醇在杨木微米级导管内发生溶胶-凝胶作用而生成SiO₂纳米粒子,在不破坏杨木原本结构的情况下实现二氧化硅与木材的复合,使杨木材料形成更强健的二维多级粗糙结构,并经十八烷基三氯硅烷修饰使杨木材料表面获得高强度的超疏水性能。检测结果表明,该超疏水性杨木材料样品在水、腐蚀性液体（酸液/碱液）、常见有机溶剂中以及一些常见条件下均保持了优异的超疏水特性能。     

反向微乳法制备单分散纳米二氧化硅

制备了以Span80和Tween60为混合表面活性剂的反向微乳液,研究了不同配比的Span80-Tween60混合表面活性剂对微乳液最大增溶水量的影响,利用Span80-Tween60/环己烷/水(HCl)反胶束微乳体系水解正硅酸乙酯制备出单分散性好、平均粒径15~40nm的二氧化硅粒子,探讨了水与表面活性剂的摩尔比(R)、水与正硅酸乙酯的摩尔比(H)对SiO2粒子粒径的影响.结果表明:Span80和Tween60质量比为2∶5时,微乳体系有较大的溶水能力;SiO2纳米粒子粒径随着R和H的增大而增大.