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43号展品-硅烷诱导制备的水性超双疏涂层
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一、参赛作品概述

展品名称:硅烷诱导制备的水性超双疏涂层

材料类别:复合材料

创作者名称:刘平

所属学校:东南大学

参赛论文:Silane-triggered fabrication of stable waterborne superamphiphobic coatings

二、展品简介

1、展品简介/创新点: 用纳米颗粒和氟碳表面活性剂快速制备了水性涂料;涂层表面经硅烷诱导后,可以从超亲水/超疏油快速智能切换变成稳定超双疏;并提出了一种新的氟表面活性剂分子的触发器机制来解释这一变化;超双疏涂层在磨损损伤下具有良好的稳定性;

2、性质:涂层完全水性的,且整个制备时间小于2小时,100度一下就能完成,不需要高温固化。达到超疏油效果。

3、展品应用领域:可大规模制备并应用于各种基材表面的防水防污,以及多孔材料等异形材料的超双疏改性。

4、展品参数:

中文名

硅烷诱导制备的水性超双疏涂层

英文名

Silane-triggered fabrication of stable waterborne superamphiphobic coating

简称

水性超双疏涂层

 

 

颜色

乳白色半透明涂料

固含

2~3 wt.%

涂料主要成分

90wt.%水、2~3 wt.%无机颗粒、6wt.%有效成分

使用温度

150度以下

使用步骤

1、涂覆涂料到基材上。2、诱导剂诱导,80度左右固化15min

涂料涂覆方式

基材表面处理,喷涂或浸涂

诱导剂使用方式

喷涂/CVD

 

 

三、科研笔记

东南大学在纯水性超双疏涂层方面取得进展

近日,东南大学材料学院基于水性氟碳表面活性剂,以硅烷作为诱导剂和稳定剂,制备出纯水性超双疏涂层。

超双疏表面在防污、防腐、防结冰等领域有着广泛的应用前景,水性超双疏涂料的开发则具有重要的环境和经济意义。传统方法制备超双疏涂层时,均要使用价格昂贵的长链或笼式含氟有机物,不但制备工艺要求高,且存在一定的环境危害。减少甚至不用长链氟硅烷,缩短制备时间,常温固化以及对水性超双疏涂层的大规模应用具有重要意义。

本课题组以纳米颗粒和短链水性氟碳表活为原料,简单涂敷成膜后再在硅烷气氛中以80℃加热15分钟,即可使涂层从原来的超亲水超疏油性转变成超双疏性。该方法工艺简单、耗时短,且纯水性,有利于规模化批量制备。

1 涂层润湿性由超亲水/超疏油向超双疏性转变机理示意图

 

该涂层稳定的超双疏性甚至可以通过仅有一个甲基的硅烷诱导获得。实验证明,硅烷在纳米颗粒上的化学键合不仅触发了氟碳基团向外翻转,而且可以防止其向内翻转,从而赋予涂层稳定的超双疏性。

2 氟碳表活改性剂基团翻转验证

3 硅烷沉积固定氟碳表活疏油基团的红外光谱和XPS谱图验证

本文第一作者是博士生刘平,通讯作者是张友法和余新泉。

本论文工作受国家自然基金项目(项目号51671055, 51676033)和国家重点研发项目(2016YFC0700304)的资金支持。

参考文献:

 

Silane-triggered fabrication of stable waterborne superamphiphobic coatings. Chemical Engineering Journal. DOI: doi.org/10.1016/j.cej.2020.127153 

 

 

 

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