抗油漆粘附材料的制备与界面表征

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喷涂漆雾中含有大量的挥发性有机物(VOCs)和油漆底料,由于其具有高粘度性质,在收集处理过程中,极易粘附于管壁或设备表面,导致堵塞,影响油漆废气处理效率。低粘附材料是近年来研究出现的一种在防腐蚀、防冰、防菌、防结霜及自清洁等方面效果显著的一类功能化材料。若采用低粘附材料作为输运和分离漆雾可减少漆雾在壁面处的粘附富集,提高设备的运行效率。然而,关于抗油漆粘附材料的研究和应用鲜有报道。针对此问题,本文通过表面修饰与微结构构筑等方法制备出微纳复合结构和平滑型的低粘附材料,以探究其抗油漆粘附性能。
  采用丙烯酸(AA)、丙烯酸丁酯(BA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)和2-甲基丙烯酸酯(HPMA)为原料,先通过溶液聚合制备聚丙烯酸酯预乳液。再以自制的六羟甲基三聚氰胺(HMM)为交联固化剂、十七氟癸基三乙氧基硅烷(PDES)为低表面能修饰分子制备低粘附有机涂层(Ra=0.863nm)。经过单因素实验确定疏水和疏油性能最佳工艺条件为:HMM含量为3.0wt%、PDES含量为1.0wt%。该涂层材料具有较好的抗冷热冲击能力,并具有一定的抗油漆粘附能力(表面抗粘附能力~30%)。
  利用一步化刻蚀法和沸水处理法构筑具有粗糙度(Ra=31.5nm)的铝基表面,并采用低表面能的十七氟癸基三乙氧基硅烷(PDES)对上述表面进行修饰,以获得具有超双疏性能的铝基底表面。经过工艺优化发现,当沸水处理时间为30min、PDES反应时间为60min时,制备的超双疏铝基底表面对水的接触角为165°,滚动角为0°;对十二烷的接触角为152°,滚动角为30°;对丙烯酸树脂漆的抗粘附能力较上述涂层材料有很大的提高(表面抗粘附能力~60%)。
  基于上述结果,为减小表面粗糙度,优化了表面微结构调控工艺,通过沸水处理在铝表面形成了丰富的铝羟基结构,同时形成分布均匀的纳米级粗糙结构。在此基础上,采用PDES对纳米粗糙表面进行改性修饰,通过扫描电镜和原子力显微镜对表面二维和三维形貌进行扫描,结果表明新型表面粗糙度为Ra=17.2nm。该低粘附铝表面对水接触角和滚动角分别为145°和15°、乙二醇为135°和22°、十二烷为40°和50°。通过对丙烯酸树脂漆的粘附测试表明:制备的低粘附铝表面对油漆液滴有较好的抗粘附作用(表面抗粘附能力95%以上),表明改性后的低粘附铝片具有较好的自清洁能力。
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