多孔聚合物超疏水涂層的制備

及其性能研究

化學(xué)與化工學(xué)院指導(dǎo)老師：肖新顏教授成員：朱明麗張善俊張多彬陳莉張琳悅121、項(xiàng)目背景2、可行性分析3、項(xiàng)目特色與創(chuàng)新4、預(yù)期成果6、經(jīng)費(fèi)使用計(jì)劃7、成員分工5、目標(biāo)與進(jìn)度安排3項(xiàng)目背景什么是超疏水性？水滴接觸固體表面形成固液氣三相界面，θ為接觸角，當(dāng)θ>90°時(shí)表現(xiàn)為疏水性，

θ<90°時(shí)表現(xiàn)為親水性。超疏水表面：接觸角>150°,滾動(dòng)角<10°的表面。為什么具有超疏水特性？1.低表面能物質(zhì)2.微觀形貌：材料表面的微納結(jié)構(gòu)導(dǎo)致超疏水材料的特性：防水、防污、自清潔。由于其獨(dú)特的表面性能，應(yīng)用前景十分廣泛。4項(xiàng)目背景輪船底部防污涂料防冰雪涂料天然氣管道抗腐蝕涂層5項(xiàng)目背景超疏水金屬網(wǎng)自清潔玻璃注射器防污涂層現(xiàn)有技術(shù)的不足現(xiàn)有的制備方法如模板法、激光刻蝕法、等離子處理法所需的

設(shè)備昂貴，條件苛刻（如高溫、高壓等），成本較高（如氟硅單體）制備的超疏水涂層穩(wěn)定性、持久性不強(qiáng)，推廣度低我們的改進(jìn)利用相分離法，簡(jiǎn)單有效，成本較低不使用昂貴的低表面能物質(zhì)如氟硅單體等通過(guò)改變反應(yīng)單體的配比來(lái)控制涂層的微觀結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步改善涂層的疏水性及其它綜合性能，如穩(wěn)定性等。6項(xiàng)目背景多孔聚合物超疏水涂層良好的實(shí)驗(yàn)條件廣東省綠色化學(xué)產(chǎn)品技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室良好的設(shè)備條件華南理工大學(xué)分析測(cè)試中心及化學(xué)與化工學(xué)院擁有先進(jìn)的儀器設(shè)備：德國(guó)DATAPHYSICS公司的視頻光學(xué)接觸角測(cè)定儀OCA20德國(guó)LEO公司的掃描電子顯微鏡（SEM）（LEO1530VP）中國(guó)本原納米儀器公司的原子力顯微鏡（AFM）（CSPM2003）其他大型分析設(shè)備，如XRD等7可行性分析方案設(shè)計(jì)——多孔聚合物超疏水涂層的制備8可行性分析原料：聚合單體—甲基丙烯酸丁酯（BMA）

交聯(lián)單體—乙二醇二甲基丙烯酸酯（EDMA）

引發(fā)劑—偶氮二異丁腈（AIBN）混合致孔劑—1,4-丁二醇（BDO），環(huán)己醇制備方法：相分離法方案設(shè)計(jì)——多孔聚合物涂層的制備制備步驟：9可行性分析將一定計(jì)量比例的聚合單體、交聯(lián)單體、引發(fā)劑、致孔劑混合于燒杯中加蓋密封，超聲分散15min。將適量反應(yīng)混合物注入到聚四氟乙烯板和玻璃基片之間，用聚四氟乙烯矩形條將玻璃基片四周密封，在75℃條件下反應(yīng)20h。將玻璃基片和聚四氟乙烯板剝離，用甲醇沖洗附著在玻璃基片上的涂層20min，置于室溫下，待甲醇揮發(fā)，即得到多孔聚合物涂層。方案設(shè)計(jì)——研究方法擬采用正交實(shí)驗(yàn)法研究以下變量對(duì)涂層性能的影響

反應(yīng)時(shí)間反應(yīng)溫度引發(fā)劑用量

環(huán)己醇:1,4-丁二醇BMA:EDMA致孔劑總量:單體總量

10可行性分析方案設(shè)計(jì)——涂層的表征靜態(tài)接觸角（CA）測(cè)試—使用視頻光學(xué)接觸角測(cè)定儀表面微觀結(jié)構(gòu)測(cè)試—通過(guò)掃描電子顯微鏡（SEM）進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試前在涂層表面噴一層金膜以使其具有導(dǎo)電性，加速電壓為5.00kV。用原子力顯微鏡（AFM），以輕敲模式（Tappingmode），在常溫常壓下測(cè)試多孔聚合物涂層的表面形貌。11可行性分析項(xiàng)目特色與創(chuàng)新12不同致孔劑組合和配比調(diào)整涂層微觀結(jié)構(gòu)，進(jìn)而提高涂層的疏水性能直接在玻璃基片上采用相分離法制備超疏水涂層，不需用任何低表面能物質(zhì)進(jìn)一步修飾，涂層結(jié)構(gòu)均勻且重現(xiàn)性好所用的試劑均常見(jiàn)的普通試劑，價(jià)格低廉，對(duì)于大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)十分有利13預(yù)期成果1制備出水接觸角在165°以上，滾動(dòng)角低于5°的超疏水涂層，且涂層具有良好的耐久性、耐酸堿性、耐刮擦性等其它綜合性能。2實(shí)現(xiàn)油水分離、能制備成超疏水粉末，用于修飾一般表面（如織布等）3結(jié)合實(shí)際，將超疏水涂層應(yīng)用于部分物品上，并根據(jù)效果完善涂層性能，為進(jìn)一步工業(yè)化生產(chǎn)提供依據(jù)。4在核心期刊及EI源期刊上發(fā)表2篇實(shí)驗(yàn)研究論文。目標(biāo)與進(jìn)度安排14時(shí)間目標(biāo)2013.4-2013.5查閱資料，設(shè)計(jì)研究方案，撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告，搭建試驗(yàn)平臺(tái)。2013.6-2013.11參照文獻(xiàn)采用一定的工藝參數(shù)制備涂層，并對(duì)其進(jìn)行性能測(cè)試。2013.12-2014.11改進(jìn)一些工藝參數(shù)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究、記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、處理分析數(shù)據(jù)，并不斷改進(jìn)研究方案。2014.12-2015.1分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，為結(jié)題報(bào)告的撰寫(xiě)做準(zhǔn)備2015.02-2015.3總結(jié)，完成結(jié)題報(bào)告，參加結(jié)題答辯15經(jīng)費(fèi)使用計(jì)劃項(xiàng)目具體情況所需經(jīng)費(fèi)購(gòu)置實(shí)驗(yàn)材料費(fèi)原材料、化學(xué)試劑、儀器、實(shí)驗(yàn)耗材等4000元相關(guān)資料與文獻(xiàn)購(gòu)買(mǎi)費(fèi)

包括書(shū)籍、期刊、必要資料的印刷、郵寄費(fèi)等1500元材料表征測(cè)試費(fèi)CA、SEM、AFM等2500元發(fā)表論文、專(zhuān)利版面費(fèi)2000元共計(jì)10000元成員分工16時(shí)間任務(wù)人數(shù)（備注）前期項(xiàng)目立項(xiàng)（包括查閱資料，制作ppt）所有成員中期超疏水涂層的合成2人（朱明麗、陳莉）（實(shí)驗(yàn)研究）