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PMMA-SiO_2、环氧树脂-SiO_2复合超疏水薄膜的制备及浸润性研究

作　者: 王金燕
导　师: 张平余
学　校: 河南大学
专　业: 高分子化学与物理
关键词: 聚甲基丙烯酸甲酯环氧树脂纳米SiO2 超疏水复合薄膜制备摩擦磨损性能
分类号: TB383.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

采用一种简单的方法成功制备出了具有微/纳阶层结构的聚合物超疏水复合薄膜,这种方法不需要修饰低表面能的物质,能够广泛应用到其它聚合物体系中。选用亲水性的聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）和环氧树脂作为基体,通过引入疏水性纳米SiO₂达到疏水甚至超疏水状态。主要研究内容和结果如下:1.采用工程塑料PMMA作为基体,制备了PMMA-SiO₂复合超疏水薄膜;分析了薄膜表面的浸润性,考察了聚合物浓度和纳米SiO₂含量对其接触角的影响;采用扫描电镜（SEM）和X射线光电子能谱仪（XPS）分析了复合薄膜的微观形貌和化学状态。结果表明,通过调节聚合物浓度和纳米SiO₂的含量可使亲水性的PMMA转变为超疏水的PMMA-SiO₂纳米复合薄膜。微米/纳米二元阶层结构和疏水性纳米SiO₂的引入是决定复合薄膜超疏水性能的主要因素;制备的PMMA-SiO₂超疏水复合薄膜的水接触角高达163o。2.选用粘结性能优良的环氧树脂作为原料,制备了与基底有较好结合力的环氧树脂-SiO₂超疏水复合薄膜,考察了复合薄膜的微观形貌和浸润性;采用UMT-2型多功能微摩擦仪评价了环氧树脂-SiO₂复合薄膜的摩擦磨损性能,初步探讨了其磨损机理。结果表明,通过合理调控环氧树脂-SiO₂复合薄膜的组成可以达到超疏水状态,相应的水接触角达160o。与此同时,环氧树脂-SiO₂复合薄膜的摩擦系数比环氧树脂的更低;并且随着接触角增大其摩擦系数减小。

全文目录

中文摘要  6-7
Abstract  7-9
第一章绪论  9-29
  1.1 自然界中的超疏水现象  9-12
  1.2 超疏水表面的量化表征  12-16
    1.2.1 接触角  12-14
    1.2.2 滚动角  14-15
    1.2.3 前进角、后退角与接触角滞后  15-16
  1.3 仿生超疏水表面的制备方法  16-20
    1.3.1 模板法  16
    1.3.2 溶胶-凝胶法  16-17
    1.3.3 刻蚀法  17-18
    1.3.4 层层组装法  18
    1.3.5 电纺丝法  18-19
    1.3.6 电化学法  19
    1.3.7 湿化学法  19-20
  1.4 聚合物超疏水表面  20-24
    1.4.1 相分离法  21-23
    1.4.2 有机-无机杂化  23-24
  1.5 目前存在的主要问题  24
  1.6 选题依据及研究思想  24-25
  参考文献  25-29
第二章 PMMA-SiO_2纳米复合超疏水薄膜的制备及其性能表征  29-41
  2.1 实验部分  29-30
    2.1.1 实验原料和仪器  29-30
    2.1.2 实验步骤  30
    2.1.3 仪器表征  30
  2.2 结果与讨论  30-38
    2.2.1 SiO_2 含量对PMMA-SiO_2 复合薄膜接触角的影响  30-31
    2.2.2 超疏水复合薄膜的形貌分析  31-33
    2.2.3 超疏水复合薄膜浸润性分析  33-37
    2.2.4 表面化学组成分析  37-38
  2.3 本章小结  38
  参考文献  38-41
第三章掺杂纳米SiO_2超疏水环氧树脂薄膜的制备及其摩擦学行为研究  41-53
  3.1 实验部分  42
    3.1.1 实验原料和仪器  42
    3.1.2 实验步骤  42
    3.1.3 仪器表征  42
  3.2 结果与讨论  42-50
    3.2.1 环氧树脂-SiO_2 复合薄膜的接触角变化规律  42-43
    3.2.2 2%环氧树脂-SiO_2 复合薄膜的形貌分析  43-45
    3.2.3 2%环氧树脂-SiO_2 复合薄膜的浸润性分析  45-47
    3.2.4 12%环氧树脂-SiO_2 复合薄膜的摩擦学性能分析  47-50
  3.3 本章小结  50-51
  参考文献  51-53
第四章结论  53-54
硕士期间发表及完成论文  54-55
致谢  55-56

PMMA-SiO_2、环氧树脂-SiO_2复合超疏水薄膜的制备及浸润性研究

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