超疏水透明涂层的模板沉积法制备及表征_费婷VIP免费

第36卷第1期2014年1月南京工业大学学报(自然科学版)JOUＲNALOFNANJINGUNIVEＲSITYOFTECHNOLOGY(NaturalScienceEdition)Vol．36No．1Jan．2014doi:10．3969/j．issn．1671－7627．2014．01．003超疏水透明涂层的模板沉积法制备及表征费婷，陈洪龄(南京工业大学化学化工学院，江苏南京210009)收稿日期:2013－04－19作者简介:费婷(1989—)，女，江苏常州人，硕士生，主要研究方向为纳米颗粒的表面改性;陈洪龄(联系人)，教授，E-mail:hlchen@njut．edu．cn．摘要:在常温常压下，以纳米炭粉为模板剂，利用正硅酸四乙酯(TEOS)在玻璃片表面进行化学气相沉积，经十六烷基三甲氧基硅烷(CTMS)改性处理制得超疏水透明涂层。采用静态接触角(CA)、傅里叶交换红外光谱仪(FT-IＲ)、紫外光谱仪(UV)、热分析仪(TGA)、交叉极化硅核磁共振谱仪(29SiCPMASNMＲ)、X线光电子能谱仪(XPS)和透射电子显微镜(TEM)进行分析和表征。结果表明:TEOS的沉积时间对疏水涂层的接触角、滑动角及透光性均有一定的影响，最佳沉积时间为6h，接触角高达166.1°，滑动角为2.1°，透光率达91%。此透明超疏水涂层具有极好的耐潮性能，即使暴露在室温环境中30d，仍能保持良好的超疏水性能。关键词:超疏水;涂层;十六烷基三甲氧基硅烷;化学气相沉积中图分类号:TB34文献标志码:A文章编号:1671－7627(2014)01－0013－06PreparationandcharacterizationofhighlytransparentsuperhydrophobiccoatingsbychemicalvapordepositionontemplateFEITing，CHENHongling(CollegeofChemistryandChemicalEngineering，NanjingUniversityofTechnology，Nanjing210009，China)Abstract:Highlytransparentsuperhydrophobiccoatingswerepreparedbytetraethoxysilane(TEOS)chemicalvapordeposition(CVD)withcharcoalpowderastemplate，andcetyltrimethoxylsilane(CTMS)astreatment．Theas-preparedfilmswerecharacterizedbystaticcontactangle(CA)，Fouriertransforminfraredspectrometry(FT-IＲ)，UV-visspectrum(UV)，thermogravimetric(TGA)，crosspolarisationmagicanglespinning29Sinuclearmagneticresonance(29SiCPMASNMＲ)，X-rayphotoelectronspec-troscopy(XPS)，andtransmissionelectronmicroscopy(TEM)．Ｒesultsshowedthatthedifferentdeposi-tiontimehadeffectsonwatercontactangle，slidingangleandtransparency．Theoptimumperformancefilmwithdepositiontime6hexhibitedsuperhydrophobicity(CA，166.1°andSA，2.1°)andhightrans-parency(transmittanceclosesto91%)．Inaddition，thefilmshowedexcellentmoistureresistanceper-formanceandmaintaineditssuperhydrophobicityagainstprolongedexposuretoambientconditions．Keywords:superhydrophobic;coating;cetyltrimethoxylsilane;chemicalvapordeposition在自然界中，有许多生物体的表面，例如荷叶、水黾、蜻蜓、知了和壁虎等，均表现出奇特的自清洁能力和超疏水性能。通常情况下，把对水接触角大于150°，滑动角小于5°的表面称为超疏水表面。迄今为止，通过对这些生物体表面进行仿生研究，已经成功制备出人造超疏水涂层［1－2］。这些人造超疏水涂层在防污织物、自清洁涂层、建筑外墙、汽车玻璃、船体减阻、流体传输等许多领域［3－5］均有广泛的应用。一般而言，制备超疏水涂层需要实现2个前提:一是低表面能，二是表面微纳米结构。目前为止，溶胶凝胶法、气相沉积法、电沉积法、等离子体法、蚀刻法和自组装法等［6－11］许多方法被用于制备超疏水表面。但是这些方法存在很多的局限，如原料昂贵、过程复杂、条件苛刻和不易推广等。除此之外，在很多应用场合中，例如车窗玻璃、建筑外墙、太阳能电板等，超疏水涂层的透明性需要重点考察，由于超疏水涂层表面粗糙结构导致光散射的增加，从而使得超疏水涂层的透明度下降，这极大阻碍了超疏水涂层在一些领域的应用。鉴于以上问题，笔者拟以纳米炭粉作为模板剂，通过正硅酸四乙酯(TEOS)气相沉积并煅烧去除核层的模板剂，得到中空的SiO2涂层，然后用十六烷基三甲氧基硅烷(CTMS)进行表面处理，从而制得超疏水透明涂层。通过讨论沉积时...