超疏水ZnO-氟碳樹脂復合材料的制備與性能研究.pdf

1、超疏水表面作為潤濕性研究方向之一具有許多特殊的功能，例如自清潔性、防霧防覆冰性、防油污性等，在建筑領域、油水分離領域及防腐等領域均具有非常好的應用。超疏水表面是由材料表面特殊的微米-納米分級粗糙結構及低表面能的化學組成共同作用的結果，目前構筑微米-納米分級粗糙結構的方法較多，但其方法均較為復雜且較難大面積實現(xiàn);ZnO作為一種半導體材料具有獨特的光電特性，還具有光催化等性能，且氧化鋅價格低廉，制備方法較多，屬于環(huán)境友好型材料，其在半導體、

2、光催化等領域應用較為廣泛，故氧化鋅在超疏水領域也將具有非常好的應用前景。本文選用水熱法、共沉淀法及自模板法三種簡單的方法構筑出三種不同形貌的微-納米分級結構的氧化鋅粒子，通過疏水化改性制備出性能優(yōu)異的氧化鋅超疏水表面。
　　(1)通過水熱法制備出多尺度氧化鋅超疏水表面。通過水熱法以二水合乙酸鋅為鋅源，用C6H12N4提供堿性環(huán)境，檸檬酸鈉做為結構誘導劑，對不同的制備條件進行了探索，篩選出制備多尺度ZnO粒子的較佳實驗條件為:前驅液

3、濃度0.10mol/L、水熱溫度95℃、反應時間8h。采用自制的氟碳樹脂衍生物(FEVE-IPTES)對微米-納米多級結構的ZnO微米球進行表面接枝改性，可使低表面能的疏水基團即含氟高分子鏈接枝在多尺度ZnO表面，從而滿足構筑疏水性表面的必要條件，討論氟碳樹脂衍生物用量對超疏水表面接觸角的影響，最終確定出氟碳樹脂衍生物用量為氧化鋅的0.8倍時所制備的超疏水表面接觸角最大，最終制備出與水接觸角達到151°的超疏水表面，所制備的超疏水表面具

4、有一定的耐浸泡性。通過XRD、FE-SEM、TEM、FT-IR、EDS、接觸角(CA)等測試分析方法來表征所制備的氧化鋅及超疏水表面。
　　(2)通過共沉淀法制備海膽形氧化鋅超疏水表面。采用簡便易行、能耗低的共沉淀法，成功獲得具備“海膽型”形貌的微米-納米尺度ZnO無機粒子，并采用FEVE有機硅衍生物進行疏水化改性，賦予產(chǎn)物較優(yōu)異的疏水性。常溫下通過共沉淀法制備海膽形氧化鋅的較佳制備條件為:采用氫氧化鉀為堿源，六水合硝酸鋅為鋅源，

5、堿鋅比c(OH-)/c(Zn2+)為8∶1、硝酸鋅[Zn(Ⅱ)]濃度為0.50mol/L、室溫反應24h。用FEVE-IPTES作為表面改性劑，其用量占氧化鋅質量的0.4倍時，所制備出的超疏水表面接觸角最大，將處理后的粒子鋪展形成超疏水表面，其接觸角可高達156°，然后用模擬灰塵對所制備的超疏水表面的自清潔效果進行測試，顯示出超疏水表面具有很好的自清潔效果。
　　(3)采用自模板法制備球形氧化鋅超疏水表面。通過自模板法制備出規(guī)整的

6、球形氧化鋅膠粒束，再用表面活性劑將氧化鋅球包覆的條件下靶向刻蝕制備出規(guī)整的微米-納米分級結構的空心ZnO球，球形ZnO具備了多孔及空心的特殊結構，較佳制備條件為:濃度為0.20mol/L的醋酸鋅二乙二醇溶液在160℃條件下反應2.0h，刻蝕劑為濃度為0.10mol/L鹽酸溶液，然后對制備出的多孔氧化鋅采用FEVE-IPTES進行表面疏水化改性，其較佳用量為氧化鋅的0.4倍，制備出接觸角為152°的超疏水表面，經(jīng)自來水浸泡15d接觸角幾乎