透明耐磨疏水涂層的制備及其性能研究.pdf

1、有機(jī)玻璃等透明塑料具有密度小、韌性好、耐溶劑、易于加工成型和價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn),因此被廣泛應(yīng)用到光學(xué)儀器、汽車、航空、建筑等領(lǐng)域。但是透明塑料缺點(diǎn)是表面耐磨、耐刮傷能力較差,利用有機(jī)/無(wú)機(jī) SiO2雜化涂層提高其耐磨性是常用方法。但這種雜化涂層很容易結(jié)污,從而使透明塑料失去透明性,因此,在改善 PMMA、PC耐磨性的同時(shí),改善涂層的耐沾污性也是很重要的課題。本文擬以納米SiO2為增強(qiáng)劑,通過(guò)表面疏水性和相容性改性,制備一系列氟碳/SiO2雜

2、化涂料,研究將雜化涂層的耐磨、透明、耐玷性能,以開(kāi)發(fā)出同時(shí)具有耐磨和自清潔性能的透明涂層。本文的研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下:
　　(1)采用溶膠-凝膠法和微波法制備納米 SiO2粒子,并采用 XRD、TEM對(duì)納米粒子結(jié)構(gòu)和形貌進(jìn)行表征。結(jié)果表明:兩種方法制備的納米粒子都是無(wú)定形態(tài),微波法制備的納米SiO2形貌規(guī)整、粒徑小,粒徑分布均勻。
　　(2)先后利用硅烷偶聯(lián)劑DMDCS和KH570對(duì)納米SiO2粒子表面進(jìn)行改性,并制備了氟碳/

3、納米 SiO2雜化涂料,考察了改性條件對(duì)納米粒子表面羥基含量的影響,利用FT-IR、TG對(duì)納米SiO2粒子進(jìn)行了表征,研究了納米SiO2含量對(duì)涂層性能的影響。納米粒子改性時(shí),DMDCS最佳用量為25％,水的最佳用量為4%, DMDCS在納米SiO2表面的接枝率為5.07%,KH570在SiO2表面的接枝率3.88%;改性的 SiO2對(duì)光固化氟碳涂料的透明性基本沒(méi)有影響,隨著納米 SiO2含量的增加,水滴與雜化涂層的接觸角增大,當(dāng)SiO2

4、含量達(dá)到6%時(shí),涂層與水的接觸角由未添加SiO2時(shí)的79°增大到127°,涂層表現(xiàn)出很好的疏水性;隨著改性二氧化硅的量增加,涂層的耐沾污性能、耐磨性能提高,但當(dāng)添加6%時(shí)的涂層硬度和耐磨性略有減少,測(cè)試綜上所述,SiO2的最佳添加量為5%。
　　(3)首先采用硅烷偶聯(lián)劑KH590對(duì)納米SiO2進(jìn)行表面改性,然后再利用巰基一雙鍵邁克爾加成反應(yīng),在SiO2表面引入DAP,得到表面含C=C雙鍵的改性納米SiO2,將改性SiO2添加到氟碳

5、涂料里,通過(guò)FT-IR,TG、紫外分光光度計(jì)、界面張力測(cè)試儀對(duì)雜化涂層進(jìn)行表征。結(jié)果表明,經(jīng)過(guò)KH590和DAP改性的二氧化硅的接枝率為13.02%和14.71%。隨著改性SiO2的添加,涂層與水滴接觸角增大,接觸角最大為104°,經(jīng)過(guò)雜化的涂層,隨著SiO2的增加,涂層的耐磨性能提高、透明性基本保持不變。
　　(4)通過(guò)在納米SiO2粒子表面鍵接芐基三硫代碳酸酯基丙酸(BSPA),并以此作為可逆加成-斷裂-鏈轉(zhuǎn)移( RAF T)

6、聚合反應(yīng)的鏈轉(zhuǎn)移劑,引發(fā)甲基丙烯酸甲酯聚合得到大分子鏈轉(zhuǎn)移劑,再引發(fā)苯乙烯和馬來(lái)酸酐進(jìn)行共聚反應(yīng),制得SiO2-g-PMMA-b-Poly(St-r-MA)雜化材料,并以該雜化材料作為增強(qiáng)劑制備了氟碳雜化涂料,考察了納米雜化材料的用量對(duì)涂層性能的影響。利用 FTIR、TG、核磁共振氫譜(1H–NMR)、凝膠滲透色譜(GPC)對(duì)雜化材料的結(jié)構(gòu)、組成進(jìn)行了表征。FTIR、1H–NMR、TG結(jié)果表明,納米表面成功接上了PMMA-b-Poly(