PMMA-SiO2、环氧树脂-SiO2复合超疏水薄膜的制备及浸润性研究

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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。
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