RTV基复合超疏水表面材料的制备及其覆冰行为研究

【摘要】：本论文以室温硫化硅橡胶(RTV)为基体,分别使用ZnO,聚四氟乙烯(PTFE)和Cu粉为添加剂,采用不同方法制备了ZnO/RTV,PTFE/RTV和Cu/RTV三种典型的RTV基复合材料超疏水表面。将ZnO颗粒进行疏水改性后作为填料与RTV溶液混合,固化后得到ZnO/RTV复合材料,用砂纸打磨后即可获得ZnO/RTV复合材料超疏水表面。用200目分样筛将PTFE颗粒均匀撒在RTV溶液表面缓慢沉降,室温固化后即得到一系列PTFE/RTV复合材料超疏水表面。同样将铜粉均匀撒在RTV溶液表面缓慢沉降,室温固化后得到Cu/RTV复合材料;再将其放入硝酸银溶液中进行反应,得到一系列表面粗糙的Ag/RTV复合材料;最后用全氟癸硫醇进行修饰,得到Ag/RTV复合材料超疏水表面。对ZnO/RTV,PTFE/RTV和Cu/RTV三种典型的RTV基复合材料超疏水表面的表面形貌、化学组成、机械稳定性和表面覆冰行为进行了系统的研究。结果表明对于ZnO/RTV复合材料,亲水性ZnO粒子在含有十二硫醇的乙醇溶液中进行表面改性,可以得到疏水性Zn O粒子;用400#砂纸打磨改性ZnO含量为40%的复合材料可获得性能优异的超疏水表面,此时的静态接触角高达165°,滚动角为5.1°;在外界环境为室温25℃,空气湿度63%,冷壁面温度为-8℃条件下,ZnO/RTV复合材料超疏水表面能够延缓表面水滴结冰时间达到24min。对于PTFE/RTV复合材料,当PTFE的含量为12.5%时,PTFE/RTV复合材料表面的超疏水性能最好,此时的水滴静态接触角为167.7°,滚动角为5.9°;PTFE/RTV复合材料超疏水表面具有良好的耐压性和耐磨性,能够经受手指摁压,试管刷反复刷拂和砂砾的冲击;用自制的测试覆冰仪器,对比铝片和PTFE/RTV复合材料超疏水表面覆冰情况,观察发现在-10℃的条件下,超疏水表面材料仍具有一定防覆冰性能,在测试时间30 min内,未观察到明显的表面覆冰现象。对于Ag/RTV复合材料,使用硝酸银溶液与Cu/RTV复合材料表面反应,经过氟化处理后,获得的Ag/RTV复合材料表面具有超疏水性能,静态接触角高达168.7°,滚动角小至3.7°;Ag/RTV复合材料超疏水表面具有较强的机械稳定性,能经受手指接触和硬笔刷的反复涂刷;此外,当倾斜10°时,Ag/RTV复合材料超疏水表面-10℃的条件下仍具有低温自清洁能力。
【关键词】：超疏水表面 低表面能物质 稳定性 防覆冰性 自清洁
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TB33