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改性納米二氧化硅溶膠的制備及其在透明超疏水性涂層中的應用研究

發(fā)布時間:2025-06-23 23:09
  根據(jù)仿生學原理,人們通過構造層狀微-納米結構的粗糙表面,或者調(diào)節(jié)化學成分降低表面能的形式,制造出各種各樣的超疏水表面。水的接觸角大于150°的表面稱為超疏水表面。具有高透明性的透明超疏水表面是特殊的超疏水表面之一,它不僅可以用于汽車后視鏡,飛機擋風玻璃和建筑幕墻玻璃,還可以用于太陽能電池板。由于其巨大的應用潛力,透明超疏水涂層成為近年來人們的研究熱點。在本研究中,嘗試在表面粗糙度和光學透過率之間取得合適的平衡點,探索如何在玻璃基底上制備透明超疏水性涂層的方法。納米二氧化硅溶膠是一種表面存在大量羥基的納米粒子,具有制備成本低廉,粒徑及分布可控的特點。當二氧化硅粒子的粒徑小于或接近可見光波長時,涂層表現(xiàn)出良好的可見光透過性。由于二氧化硅表面大量羥基的存在,可對其進行烷基化改性,得到小粒徑的單分散改性納米二氧化硅溶膠,可用于制備透明超疏水涂層。因此本文的主要研究內(nèi)容如下:(1)以正硅酸乙酯作為水解前驅體,利用溶膠-凝膠法制備出不同粒徑的納米二氧化硅溶膠,再結合旋涂技術和紫外光固化技術,成功地在玻璃基底上制備了具有微-納粗糙的三維立體結構的納米二氧化硅涂層。針對其表面-OH的存在和孔隙度較大,疏...

【文章頁數(shù)】:91 頁

【學位級別】:碩士

【文章目錄】:
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 超疏水表面的基本理論
        1.2.1 潤濕性與靜態(tài)接觸角
        1.2.2 動態(tài)接觸角
    1.3 超疏水表面的制備方法
        1.3.1 浸涂法
        1.3.2 溶膠-凝膠法
        1.3.3 旋涂法
        1.3.4 噴涂法
        1.3.5 電化學沉積法
        1.3.6 靜電紡絲法
        1.3.7 其他制備方法
    1.4 超疏水表面的研究進展
        1.4.1 可自修復的超疏水表面
        1.4.2 透明的超疏水表面
        1.4.3 抗腐蝕的超疏水表面
        1.4.4 油水分離的超疏水表面
        1.4.5 抗菌的超疏水表面
    1.5 選題意義與課題思路
        1.5.1 本研究的目的與意義
        1.5.2 本研究的主要內(nèi)容
        1.5.3 本研究的創(chuàng)新之處
第二章 納米二氧化硅溶膠的制備及結構表征
    2.1 引言
    2.2 實驗原料與實驗設備
        2.2.1 實驗原料
        2.2.2 實驗儀器
    2.3 實驗步驟與實驗原理
        2.3.1 不同粒子尺寸二氧化硅溶膠的制備
        2.3.2 紫外光固化納米二氧化硅涂層的制備
        2.3.3 納米二氧化硅粉末的制備
    2.4 實驗表征方法
        2.4.1 激光粒度分析
        2.4.2 傅里葉變換紅外光圖譜(FTIR)
        2.4.3 熱失重分析(TGA)
        2.4.4 掃描電子顯微鏡(SEM)測試
        2.4.5 靜態(tài)接觸角(CA)和滾動角(SA)測試
        2.4.6 紫外-可見光(UV-vis)圖譜
    2.5 結果與討論
        2.5.1 反應條件對納米二氧化硅溶膠粒徑的影響
            2.5.1.1 反應時間對納米二氧化硅溶膠粒徑的影響
            2.5.1.2 氨水用量對納米二氧化硅溶膠粒徑的影響
        2.5.2 納米二氧化硅粉末的傅里葉變換紅外光圖譜(FTIR)分析
        2.5.3 熱失重(TG)分析
        2.5.4 掃描電子顯微鏡(SEM)分析
        2.5.5 靜態(tài)接觸角(CA)和滾動角(SA)測試
            2.5.5.1 直接涂抹法樣品的接觸角測試
            2.5.5.2 旋涂法樣品的接觸角測試
        2.5.6 紫外-可見光(UV-vis)圖譜
    2.6 本章小結
第三章 改性納米二氧化硅涂層的制備及性能影響的研究
    3.1 引言
    3.2 實驗原料與實驗設備
        3.2.1 實驗原料
        3.2.2 實驗儀器
    3.3 實驗步驟與實驗原理
        3.3.1 單分散納米二氧化硅溶膠的制備
        3.3.2 改性納米二氧化硅溶膠的制備
        3.3.3 紫外光固化改性納米二氧化硅涂層的制備
        3.3.4 改性納米二氧化硅粉末的制備
    3.4 實驗表征方法
        3.4.1 激光粒度分析
        3.4.2 傅里葉變換紅外光圖譜(FTIR)
        3.4.3 熱失重分析(TGA)
        3.4.4 掃描電子顯微鏡(SEM)測試
        3.4.5 靜態(tài)接觸角(CA)和滾動角(SA)測試
        3.4.6 紫外-可見光(UV-vis)圖譜
    3.5 結果與討論
        3.5.1 反應條件對改性納米二氧化硅溶膠粒徑的影響
            3.5.1.1 反應時間對改性納米二氧化硅溶膠粒徑的影響
            3.5.1.2 改性劑用量對改性納米二氧化硅溶膠粒徑的影響
        3.5.2 改性納米二氧化硅粉末的傅里葉變換紅外光圖譜(FTIR)分析
        3.5.3 熱失重(TG)分析
        3.5.4 掃描電子顯微鏡(SEM)分析
        3.5.5 靜態(tài)接觸角(CA)和滾動角(SA)測試
            3.5.5.1 直接涂抹法樣品的接觸角測試
            3.5.5.2 旋涂法樣品的接觸角測試
        3.5.6 紫外-可見光(UV-vis)圖譜
            3.5.6.1 直接涂抹法樣品的透明性
            3.5.6.2 旋涂法樣品的透明性
    3.6 本章小結
第四章 多種改性納米二氧化硅涂層的制備及性能影響的研究
    4.1 引言
    4.2 實驗原料與實驗設備
        4.2.1 實驗原料
        4.2.2 實驗儀器
    4.3 實驗步驟與實驗原理
        4.3.1 單分散納米二氧化硅溶膠的制備
        4.3.2 不同改性納米二氧化硅溶膠的制備
        4.3.3 紫外光固化不同改性納米二氧化硅涂層的制備
        4.3.4 不同改性納米二氧化硅粉末的制備
    4.4 實驗表征方法
        4.4.1 激光粒度分析
        4.4.2 傅里葉變換紅外光圖譜(FTIR)
        4.4.3 熱失重分析(TGA)
        4.4.4 掃描電子顯微鏡(SEM)測試
        4.4.5 靜態(tài)接觸角(CA)和滾動角(SA)測試
        4.4.6 紫外-可見光(UV-vis)圖譜
    4.5 結果與討論
        4.5.1 改性劑種類對納米二氧化硅溶膠粒徑的影響
        4.5.2 不同改性納米二氧化硅粉末的傅里葉變換紅外光圖譜(FTIR)分析
        4.5.3 熱失重(TG)分析
        4.5.4 掃描電子顯微鏡(SEM)分析
        4.5.5 靜態(tài)接觸角(CA)和滾動角(SA)測試
            4.5.5.1 直接涂抹法樣品的接觸角測試
            4.5.5.2 旋涂法樣品的接觸角測試
        4.5.6 紫外-可見光(UV-vis)圖譜
            4.5.6.1 直接涂抹法樣品的透明性
            4.5.6.2 旋涂法樣品的透明性
    4.6 本章小結
結論
參考文獻
攻讀碩士學位期間取得的研究成果
致謝
附件



本文編號:4052133

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