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以水吸收空气中的氧为例,从膜的微孔性、疏水性、传质效率、膜污染和价格等五个方面对市售国产聚丙烯和聚偏氟乙烯两种微孔中空纤维膜在膜吸收过程中的性能进行了评估,并分析了造成这两种膜性能差异的原因.评价结果表明,聚丙烯微孔膜具有疏水性好、氧传质系数大、抗污染能力强和价格便宜等优良性能,更适宜应用于膜吸收过程.

关键词: 膜吸收 , 聚丙烯膜 , 聚偏氟乙烯膜 , 传质 , 微孔性 , 疏水性 , 膜污染

喷涂法构筑二氧化硅纳米粒子涂层及其光学和润湿性质

高亮娟 , 何溥 , 李晓禹 , 贺军辉

影像科学与光化学

采用St(o)ber方法,通过调节反应温度及乙醇和水的体积,合成了不同粒径的二氧化硅纳米粒子.以合成的粒径为20nm的二氧化硅纳米粒子为原料,采用简单、方便的喷涂方法在玻璃片上构筑了纳米粒子涂层.在550℃煅烧二氧化硅纳米粒子涂层,增强了二氧化硅纳米粒子在玻璃片上的附着力.用1H,1H,2H,2H-全氟辛基三乙氧基硅烷修饰之后,二氧化硅纳米粒子涂层的表面润湿性由亲水性转变为疏水性.通过喷涂法制备的二氧化硅纳米粒子涂层具有减反增透效果,当二氧化硅纳米粒子质量分数为0.48％、循环喷涂沉积数为3时,涂层在可见光范围内的最大透光率可达95.5％.用扫描电子显微镜观测涂层表面形貌发现,喷涂法制备的涂层是均匀的、可控的.喷涂技术构筑纳米粒子涂层具有简单快速、可大面积应用等优点.

关键词: 接触角 , 二氧化硅纳米粒子 , 喷涂 , 亲水性 , 疏水性 , 透光率 , 1H,1H,2H,2H-全氟辛基三乙氧基硅烷

含POSS含氟杂化丙烯酸酯共聚物的制备及其涂膜疏水性

王鹏 , 皮丕辉 , 廖达 , 文秀芳 , 徐守萍 , 程江

电镀与涂饰

以甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸正丁酯(BA)、甲基丙烯酸-β-羟乙酯(HEMA)、2-(全氟辛基)乙基甲基丙烯酸酯(FMA)、甲基丙烯酸酯基异丁基八面低聚倍半硅氧烷(MAPOSS)为单体,偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂,采用自由基溶液聚合法合成了含POSS含氟杂化丙烯酸酯共聚物.然后用二甲苯与三氟三氯乙烷的混合溶剂溶解该共聚物,将玻璃片和不锈钢滤网浸入其中,通过浸渍提拉法得到一层疏水涂膜.研究了POSS的含量对涂膜疏水性的影响.采用场发射扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)和X射线光电子能谱仪(XPS)对涂膜的表面形貌和元素进行了表征.结果表明,杂化共聚物中的POSS能够自发聚集在玻璃片和滤网表面,形成特定的粗糙结构,而随POSS含量增多,其聚集带来的表面粗糙度增加,导致涂膜的水接触角更大.当POSS质量分数为20％时,POSS聚集表面的平均粗糙度(Ra)达到209 nm,同时低表面能的氟在涂膜表面的质量分数为25.70％,结合滤网本身的微米孔结构,三者共同作用造就了涂膜滤网表面良好的疏水性,其水接触角达到144°.

关键词: 多面低聚倍半硅氧烷 , 氟化丙烯酸酯 , 杂化共聚物 , 自由基溶液聚合 , 疏水性 , 浸渍提拉法 , 不锈钢滤网

木质基材用紫外光固化清漆的制备及其性能

郑友明 , 胡孝勇

电镀与涂饰

以六亚甲基二异氰酸酯(HDI)三聚体和丙烯酸羟乙酯(HEA)为主要原料,添加少量乙烯基三乙氧基硅烷偶联剂(A151),合成了有机硅/聚氨酯丙烯酸酯(PUA)低聚物,然后引入聚丙烯酸甲酯(PMA)和含氟单体甲基丙烯酸十二氟庚酯(AF-G04),制备了一种木质基材用紫外光(UV)固化清漆.讨论了有机硅/PUA低聚物和活性单体AF-G04的用量及复合光引发剂体系中184与TPO质量比对UV固化漆膜性能的影响,并通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、紫外-可见光谱(UV-vis)及差示扫描量热法(DSC)对漆膜结构进行了表征.结果表明,当有机硅/PUA低聚物的用量为50％、AF-G04为4.5％、复合光引发剂为3.5％且184和TPO质量比为1.2时,所制备的UV固化清漆常温放置10d不黄变,在700 nm波长下的透光率达到90％以上,漆膜硬度达到5H,玻璃化温度为59.6℃,具有良好的热稳定性、防潮防水性和施工性,满足木器涂装的需求.

关键词: 木器 , 清漆 , 紫外光固化 , 聚氨酯丙烯酸酯 , 防污性 , 防潮性 , 疏水性

十二氟庚基丙基甲基二甲氧基硅烷含量对含氟有机硅/二氧化硅杂化涂层性能的影响

徐佩柔 , 刘光明 , 曹祖军 , 杨晓东 , 刘志雷

电镀与涂饰

采用溶胶-凝胶法,以正硅酸乙酯(TEOS)为SiO2前驱物,二甲基二乙氧基硅烷(DMDES)和十二氟庚基丙基甲基二甲氧基硅烷(12FHPMDMS)为有机硅前驱物,制备得到含氟有机硅/SiO2溶胶,经热固化后得到了不同12FHPMDMS含量的含氟有机硅/SiO2杂化涂层.通过红外光谱表征了溶胶及固化后涂层的结构,采用热重分析仪(TGA)、接触角仪对涂层性能进行分析并测试了其附着力、硬度、冲击强度和耐盐雾腐蚀性(NSS).结果表明:含氟有机硅/SiO2杂化涂层具有良好的机械性能;随着12FHPMDMS加入量增加,含氟有机硅/SiO2杂化涂层的耐热性提高,接触角先增大后减小.当n(TEOS):n(DMDES):n(12FHPMDMS)=10:8:4时,疏水性最好,接触角达到110.0°且涂层综合性能最佳.

关键词: 含氟有机硅 , 二氧化硅 , 杂化涂层 , 溶胶-凝胶法 , 疏水性 , 耐热性 , 热固化

含氢DLC膜的疏水性研究

魏晓丽 , 张玲 , 陈厦平 , 王辅明

表面技术 doi:10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.05.024

目的：通过疏水性质的研究，证明源电极式和浸入式 PECVD 方法制备含氢 DLC 膜存在结构和性质上的差别，并且证明浸入式PECVD方法制备的含氢DLC膜更适于需要强疏水性的表面改性应用。方法在PECVD腔体中通入甲烷和氢气混合气体，同时在面对源电极的绝缘样品架上放置石英基片并沉积类聚合物DLC膜；在源电极上放置石英基片并沉积常规含氢DLC膜。在PECVD腔体中通入乙炔、氢气和四氟化碳混合气体，在面对源电极的绝缘样品架上放置石英基片并沉积掺氟 DLC 膜。改变气体压强和射频功率，生长一系列含氢DLC膜。利用紫外可见近红外光度计测试DLC膜的透射谱，扫描电子显微镜及原子力显微镜测试其表面形貌。利用接触角测量仪测试两种含氢DLC和一种掺氟DLC膜表面与水、甘油、乙二醇的接触角，并计算其表面能。比较两种含氢DLC膜接触角和表面能的差别，并根据类聚合物DLC膜的微观结构分析可能的原因。比较掺氟和不掺氟DLC膜的接触角并讨论比较结果。结果类聚合物DLC膜的接触角和表面能与具有相同光学带隙的常规含氢DLC膜存在明显差异。类聚合物DLC膜的接触角更大，表面能更低，因而具有更强的疏水性。类聚合物和常规含氢DLC膜与蒸馏水的接触角最大分别为91.2°和79.2°。类聚合物DLC膜中的碳原子具有更高的氢化率，可能是它表面能低和疏水性好的原因。掺氟DLC膜的接触角比具有相同带隙的类聚合物和常规含氢DLC膜都低，这与文献报道的掺氟能提高接触角的现象完全相反。结论类聚合物DLC膜的疏水性更强。结合其更小的内应力、更宽的光学带隙范围和更快的生长速度等特征，使它在医疗、光学保护涂层等领域具有更强的应用性。浸入式 PECVD 方法生长的掺氟 DLC 膜不但未提高反而降低了 DLC膜的疏水性，需要更多的研究来揭示其中的原因。

关键词: 类金刚石 , PECVD , 含氢 , 掺氟 , 带隙 , 接触角 , 疏水性

单层氧化石墨烯改性水性聚氨酯

胡令 , 蒋平平 , 张萍波 , 卞刚 , 盛松松 , 黄敏 , 夏嘉良

高分子材料科学与工程 doi:10.16865/j.cnki.1000-7555.2016.09.026

采用一种新型高效的铁系强氧化剂成功制备出单层氧化石墨烯(GO),通过衰减全反射红外光谱、X射线衍射、拉曼光谱、原子力显微镜、场发射电子显微镜表征了这种单层GO的形态和性质.通过超声将GO分散于去离子水中,于水性聚氨酯(WPU)合成的乳化阶段共混制备出GO-WPU复合材料,测试了其拉伸性能、热学性能、疏水性的变化,同时利用透射电镜和场发射电子显微镜分别对乳液粒子形态与涂膜截面形貌进行了观察.结果表明,单层GO在乳化阶段的加入所制备的复合材料的拉伸强度得到了明显的改善,由原来的10 MPa增加到24 MPa,当GO质量分数为0.30％,复合聚氨酯的初始热分解温度(Td5)从245℃上升到272℃,同时,随着GO用量的逐步增加,复合膜的接触角则由70.3°提高到了95.2°从而实现了疏水性的改善.

关键词: 水性聚氨酯 , 单层氧化石墨烯 , 乳化阶段 , 复合材料 , 拉伸性能 , 热稳定性 , 疏水性

含氟丙烯酸树脂的合成及性能研究

王希波 , 胡健

材料导报

以甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)为主要单体,甲基丙烯酸全氟烷基酯(FMA)为合氟单体,甲基丙烯酸羟基乙酯(HEMA)为交联单体,采用溶液聚合法合成含氟丙烯酸树脂,并与固化剂六甲撑二异氰酸酯(HDI)三聚体固化成膜.研究了软硬单体配比、羟值、聚合温度、氟单体含量及添加方式等因素对树脂粘度、分子量及其分布以及涂膜的疏水性、硬度、附着力和耐热性的影响.结果表明,在m(BA):m(MMA)=6:4、羟值为64.8mg/g、氟单体用量为3%且采用后期添加、反应温度为85℃的条件下制得了含氟丙烯酸树脂,其分子量Mn=26980,分布窄(D=1.391),涂膜与水的静态接触角达到110°,硬度为1H,附着力为0级,分解温度为310℃.

关键词: 含氟丙烯酸树脂 , 疏水性 , 溶液聚合 , 结构表征

沉淀法白炭黑的表面改性及其性能研究

郝书峰 , 郑治祥 , 范卫青 , 徐光青 , 吕珺 , 吴玉程

硅酸盐通报

以水玻璃和硫酸为原料通过化学沉淀法结合喷雾干燥技术制备了白炭黑,并在制备过程中利用聚乙二醇(PEG-6000)和正丁醇对白炭黑进行有机湿法改性.采用X射线衍射、透射电子显微镜、扫描电子显微镜、激光粒度分析仪、Fourier红外光谱分析等对改性前后样品的结构、形貌及性能进行了表征.主要研究改性剂对白炭黑分散性的影响.结果表明:白炭黑经改性后团聚现象大大改善,一次粒子大小在20nm左右,喷雾干燥颗粒主要分布在10～40 μm.改性后白炭黑表面生成硅甲基(Si-CH),硅羟基(Si-OH)含量减少,疏水性增强,吸油值(DBP值)从2.1 mL·g-1增加到3.1 mL·g-1.改性使白炭黑的分散性能提高,其中正丁醇改性使WK-系数从3.67降低到2.66.

关键词: 白炭黑 , 表面剂改性 , 疏水性 , 分散性