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1、工程碩士學(xué)位論文超疏水自清潔涂層的制備及其性能研究作者姓名朱蓉工程領(lǐng)域材料領(lǐng)域校內(nèi)指導(dǎo)教師吳笑梅副教授校外指導(dǎo)教師馬燁紅高級工程師所在學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院論文提交日期2018年1月Fabricationandpropertiesofsuperhydrophobicself-cleaningcoatingsADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：ZhuRongSupervisor：AssociateProf.WuXiaomeiSouthChinaUniv
2、ersityofTechnologyGuangzhou,China分類號：學(xué)校代號：10561學(xué)號：201521016475華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文超疏水自清潔涂層的制備及其性能研究作者姓名：朱蓉指導(dǎo)教師姓名、職稱：吳笑梅副教授申請學(xué)位級別：工學(xué)碩士學(xué)科專業(yè)名稱：材料工程研究方向：新型高性能建筑材料論文提交日期：2018年1月10日論文答辯日期：2018年3月16日學(xué)位授予單位：華南理工大學(xué)學(xué)位授予日期：2018年3月16日答辯委員會成員：主席：稅安澤委員：吳笑梅、程小蘇、鐘明峰、諸葛順金摘要近年來，超疏水表面由于其
3、特殊的潤濕性和，引起了國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注?？茖W(xué)家通過對自然界超疏水生物進行微觀分析，發(fā)現(xiàn)這些生物超疏水表面的形成離不開兩個關(guān)鍵因素，一是提供較高表面粗糙度的微納復(fù)合結(jié)構(gòu)，二是低表面能的薄膜?；诜律鷮W(xué)的角度和Wenzel、Cassie及Baxter等科學(xué)家針對超疏水狀態(tài)建立的理論依據(jù)，科研人員制備出了各種超疏水材料并取得了良好的應(yīng)用效果。目前超疏水表面的制備主要存在工藝繁瑣、設(shè)備特殊及不適合大面積基體、不耐機械磨損及其導(dǎo)致的疏水維持性差等缺點，影響了超疏水材料的推廣應(yīng)用。本論文首先采用普通納米顆粒自組裝形成的微納復(fù)
4、合結(jié)構(gòu)提高基體的粗糙度，用PS樹脂降低基體表面能和提高無機組分與基體間的粘結(jié)力，通過線棒涂敷工藝在多種基體表面制備出了靜態(tài)接觸角（ContactAngle，簡稱CA）大于150°、滾動角（Slide，簡稱SA）小于10°的超疏水自清潔涂層，不僅有效的解決了目前超疏水表面制備方法中存在的缺點，還首次探究了其在混凝土表面防護方面的應(yīng)用。其次，率先提出利用自身具有微納復(fù)合結(jié)構(gòu)、可見光光催化活性的鹵氧化鉍3D微球代替普通納米顆粒，有效地解決了普通納米顆粒自組裝形成微納復(fù)合結(jié)構(gòu)的尺寸不可控的問題，不僅進一步提高了涂層的疏水性能
5、，還拓寬了涂層的光催化降解有機物和反射隔熱的功能。本文的主要研究內(nèi)容和結(jié)果包括以下方面：（1）研究了疏水改性劑的種類對粉體及涂層疏水性的影響，研究了納米二氧化硅粉體用量對涂層表面粗糙度及疏水性的影響。通過對比FAS、HMDS、OTCS及HTS四種改性劑，發(fā)現(xiàn)由FAS疏水改性的SiO2疏水性最好，其CA為137.8°，對應(yīng)的超疏水涂層的CA最高為159.5°。涂層疏水性隨粉體用量增加而增強，當粉體用量為4wt%時，便能制備出CA為158.2°、SA為8.7°的超疏水涂層。（2）探討了涂層疏水性對混凝土表面防護性能的影響
6、。隨著涂層CA的增大，其對混凝土的表面防護作用也隨之增強，與空白試件相比，涂覆10wt%FAS-SiO2超疏水涂層的試件CA由28.8°增至155.6°，而試件96h吸水量降低了27.12%、6h電通量降低了51.39%、50mm深度處的氯離子濃度降低了42.3%。（3）研究了鹵氧化鉍3D微球的形貌、用量對涂層粗糙度及疏水性能的影響。微球I表面生長的納米片越多且納米片團簇的越緊密，涂層疏水性越好。其中由表面納米片團簇較疏松的BiOBr微球和納米片團簇較緊密的BiOBr0.125Cl0.875微球制備的涂層CA值分別為
7、160.2°、168.5°，SA值分別為4.9°、3.2°。（4）研究了鹵氧化鉍涂層的可見光光催化自清潔及隔熱性能。發(fā)現(xiàn)所制備的涂層15min便能降解約91%的羅丹明B染料。鹵氧化鉍3D微球的近紅外反射率為85.96-93.69%，與僅涂覆PS樹脂的鋁片相比，涂覆鹵氧化鉍涂層的鋁片其上表面溫度下降了4.1-8.6°C，保溫箱內(nèi)部溫度降低了1.2-3.9°C，表現(xiàn)出較好的隔熱效果。關(guān)鍵詞：超疏水；自清潔；二氧化硅；鹵氧化鉍；光催化；反射隔熱IIAbstractInrecentyears,superhydrophobic
8、surfaceshaveattractedsignificantattentionofsciencitistsduetoitsspecialwettabilityanditspotentialapplication.Throughthemicroscopicanalysisofsuperhydrophobicorganismsinnature,
