疏水疏油材料制备方法及存在的主要问题

2017-02-10 13:42:52 防雾剂,织物疏水疏油整理剂 阅读

疏水疏油

疏水疏油材料制备的主要问题

 

固体表面的润湿性由其化学组成和微观几何结构共同决定。一般来讲,润湿性主要受固体表面化学组成的影响,固体表面自由能越大,就越容易被一些液体所润湿,反之亦然。所以寻求和制备高表面自由能或低表面自由能的固体表面是制备超亲水和超疏水的前提要求。由于高能表面容易制备且由光滑表面制得超亲水现象较为常见,许多研究的热点往往集中在低能表面的制备上。但是,在光滑表面上只采取改变化学组成的方法来调节表面自由能,最多只能使接触角达到120℃。要达到更高接触角,就必须从设计材料表面的化学组成和控制表面的微细结构两方面着手考虑。

 

疏水疏油材料制备的原则和方法

 

要制备疏水疏油性的低自由能固定表面,首先要寻找低表面自由能的物质,人们通过长期研究发现,硅氧烷和含氟材料是两类表面能极低的材料。有机硅材料兼有无机物和有机物的性能,由于其独特的结构具有良好的耐高温低温、耐紫外线、耐氧化降解、电绝缘性能、阻燃性和憎水憎油性等性能,使之成为制备低自由能固体表面的通常选择。而含氟材料的表面能比硅氧烷低10mN/m左右,具备其他材料所没有的独特性能,如极低的表面能,优越的耐热性、耐候性、耐化学药品性等,因而受到广泛重视。人们首选含氟材料来制备超疏水膜,这取决于两个方面的原因:一是氟是所有元素中电负性最高的,范德华原子半径最小,原子极化率最低,氟原子与碳原子能够形成非常牢固的共价键;同时引入氟形成的全氟烷链独特结构使其受到周围原子的良好保护,具有很好的化学稳定性和低表面自由能。但随着工业技术的不断发展,有机氟材料逐渐暴露出耐低温性差的缺点,有机硅材料存在耐化学介质差等缺陷,如果把氟硅有机结合,则可设计出许多性能优异的新型材料,在保持有机氟材料耐候耐老化、耐溶剂和油等优异性能的同时兼具耐热性、耐寒性和具有更低的表面性能。

 

在制备疏水疏油材料时,一般应遵循以下几条原则:

 

(1)把设计材料的表面的化学组成和控制表面的微细结构有效结合;

 

(2)尽量考虑把氟硅材料的性质有效结合,实现优势互补;

 

(3)可考虑引入纳米粒子改性来改变表面微观结构及性能;

 

(4)引入的氟元素应尽量以—CF3的形式连续分布于材料的表面;

 

5)引入表面的基团应通过某种形式的化学键结合到材料的表面。



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