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有机硅氟纳米杂化疏水涂料的制备和应用

作者：建筑中国建筑金属结构信息网网    
时间：2010-09-27 11:18:37 [收藏]
    疏水涂料指涂膜在光滑表面上的静态水接触角大于90°的一类低表面能涂料，具有防水、防雾、防雪、防污染、抗粘连、抗氧化、防腐蚀和自清洁以及防止电流传导等重要特...
    关键词：应用 涂料 纳米 有机
        疏水涂料指涂膜在光滑表面上的静态水接触角大于90°的一类低表面能涂料，具有防水、防雾、防雪、防污染、抗粘连、抗氧化、防腐蚀和自清洁以及防止电流传导等重要特点，在科学研究和生产、生活等诸多领域中有极为广泛的应用前景[1]。通过设计不同结构、化学和物理特征的涂料，能为固体材料提供新的附加功能。纯的纳米硅溶胶涂料是一种耐候性、耐温性优良的高硬度无机材料，溶胶-凝胶技术制备的纳米SiO2/有机硅杂化材料成膜后具有耐热性、耐候性、透明性、低折射性、低介电性等优良性能，在汽车玻璃、厨房用具、建筑玻璃、金属防腐、微电子集成电路等方面表现出广泛的应用前景[2-4]。利用硅溶胶中残留硅羟基与有机硅/氟改性剂的溶胶-凝胶反应或表面改性，将有机基团杂化引入硅溶胶结构中，是赋予硅溶胶薄膜疏水性的一个主要和有效的方法，引入的有机基团可以是硅甲基、硅烷基或氟代硅烷基[5-6]。本文使用正硅酸乙酯与有机硅/氟烷采用溶胶-凝胶法制备醇基纳米杂化有机硅溶胶，研究硅溶胶对基材的渗透性，及其应用在不同表面粗糙度的硅酸盐基材上的涂膜的疏水性、硬度、强度、耐污染性及耐腐蚀性。

        1.实验部分

        1.1主要原料

        正硅酸乙酯(TEOS)、无水乙醇：分析纯；甲基三乙氧基硅烷(MTES)、二甲基二乙氧基硅烷(DMDES)：蓝星化工；辛基三乙氧基硅烷(OTES)：德邦化工；十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷(12FHPTMS)：雪佳集团；工业级低分子含氢硅氧烷：自制。

        1.2仪器和测试方法

        WQF-410傅里叶变换红外光谱仪，日本电子公司JEM-CX100Ⅱ型透射电子显微镜。用日本εrma角度计式接触角测定仪。按照GB/T1723?1993、GB/T1720?1979(1989)、GB/T6739?1996测试涂料黏度，涂膜附着力和硬度。

        1.3纳米硅/氟杂化疏水涂料的制备

        纳米杂化有机硅溶胶的制备如式(1)、式(2)所示。

        1.3.1式(1)制备方法

        将正硅酸乙酯、甲基三乙氧基硅烷和其他有机氟硅烷等前驱体按配方(见表1)加入三口瓶中混合后，搅拌下依次加入一定量的无水乙醇、水和催化剂，然后升温至70℃下反应6h，自然冷却，中和，调节pH值。加入无水乙醇稀释至20%的固含量，得到无色透明的纳米杂化有机硅溶胶。

        1.3.2式(2)制备方法

        将正硅酸乙酯于三口瓶中混合后，搅拌下依次加入一定量的无水乙醇、水和催化剂，升温至70℃下反应3h后，于搅拌下按表1中的配方滴加甲基三乙氧基硅烷或其他有机氟硅烷等前驱体，保持70℃搅拌回流反应5h，自然冷却，中和，调节pH值。加入无水乙醇稀释至20%的固含量，得到无色透明的纳米杂化有机硅溶胶。

        1.4膜的制备

        将上述制得的20%的有机硅溶胶用少量的有机碱中和至pH值为9～10，然后涂覆在干净平整的玻璃片上，振动让其自然流平，室温自然干燥1d，膜厚在2～3μm之间，于70℃干燥4h后再升温至110℃保温1h，冷却至室温制得疏水膜。

        2.结果与讨论

        2.1纳米杂化有机硅溶胶原料配比及反应工艺

        文章来源：中国建材网www.bmlink.com
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