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摘 要

本文通过含氟硅氧烷和纳米SiO₂作为填充剂对有机硅乳液进行改性对疏水性防覆冰涂料的制备进行了研究。与传统的利用热源提高被覆物的表面温度防止水在表面冻结成冰的方法不同，我们的思路是减少冰和衬底的粘附力，使之易于脱落和除去，所以本文从两个出发点：低表面能和粗糙表面结构去探究其疏水性和其防冰性。本文以有机硅乳液为基体，含氟硅氧烷降低表面涂料表面能，SiO₂提供表面粗糙结构。通过实验考察了不同SiO₂、含氟硅氧烷、有机硅乳化剂的含量对其疏水性的影响。并通过SEM扫描电镜测试、接触角的测试、摩擦力的测试和防冰性测试来确定涂层的形貌特征及他的低粘附强度，表面能，意味着所获得的涂层将可用于光伏电池、飞机、船舶、电力线的防腐蚀、、潜艇的防摩、太阳能电池板的自清洁、玻璃窗、能源收获和医疗及路面防冰等。

关键词：有机硅涂料 疏水性 含氟硅氧烷改性有机硅 防冰性

Preparation of hydrophobic anti-icing organic coating

Abstract

In this paper, the preparation of hydrophobic anti-icing coating was studied by modifying silicone emulsion with fluorine-containing siloxane and nano-SiO2 as fillers. Unlike the traditional method of using a heat source to increase the surface temperature of the coating to prevent water from freezing on the surface to form ice, our idea is to reduce the adhesion of ice and the substrate, making it easy to fall off and remove, so this article starts from two starting points: Low surface energy and rough surface structure to explore its hydrophobicity and its anti-icing. In this paper, silicone emulsion is used as the matrix, fluorine-containing siloxane reduces the surface energy of the surface coating, and SiO2 provides the rough surface structure. The effects of different SiO2, fluorine-containing siloxane and silicone emulsifiers on their hydrophobicity were investigated through experiments. And through SEM scanning electron microscope test, contact angle test, friction test and anti-icing test to determine the coating morphology and its low adhesion strength, surface energy, which means that the obtained coating will be used for Anti-corrosion of photovoltaic cells, aircraft, ships, power lines, anti-friction of submarines, self-cleaning of solar panels, glass windows, energy harvesting, medical and road anti-icing, etc.

Keywords: silicone coating, hydrophobicity, silicone modified with fluorine-containing siloxane

目录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1前言 1

1.2纳米二氧化硅的疏水改性 2

1.2.1超疏水性涂料的特点 2

1.2.2含氟有机硅氧烷的改性 2

1.3有机硅树脂涂料 3

1.3.1有机硅涂料的特点 3

1.4纳米疏水涂料 3

1.4.1涂层的防覆冰机理 4

1.4.2防覆冰涂料的在现实中的应用 4

1.4.3目前存在的问题 5

1.5本文的研究内容及意义 5

1.5.1研究内容 5

1.5.2意义 5

第二章 实验部分 7

2.1实验原料与设备 7

2.1.1实验原料 7

2.1.2实验仪器 7

2.2实验过程 8

2.2.1疏水性涂料的制备 8

2.2.2疏水表面的制备 8

2.3涂料性能的测试 8

2.3.1扫描电镜 8

2.3.2接触角的测试 9

2.3.3超疏水耐磨性的测试 9

2.3.4超疏水混凝土防冰性测试 9

第三章 实验结果与讨论 10

3.1纳米SiO₂用量对涂层形貌的影响及对超疏水性能的影响 10

3.2含氟硅氧烷的用量对超疏水性能的影响 12

3.3有机硅乳液的用量对超疏水性能的影响 12

3.4耐磨性测试涂层的稳定性 13

3.5防冰测试 14

第四章 实验结论与展望 16

参考文献 17

致谢 19

第一章 绪论

1.1前言

近年来，发达国家在防覆冰材料取得了显著的成就，防覆冰技术得到大幅度提升。但随着全球环境的恶化，极端气候变多，降雪、结霜与结冰现象增多，给我们的工作、生活与生产带来极大的不便。目前对防覆冰材料研究的不足,导致防覆冰技术水平远远落后,使得防覆冰技术在生产中无法发挥其正常效能，而造成人民财产和社会经济的损失。大气结冰和积雪是路面、电力等方面的关键问题，上述大气现象对电力线运行、基本功率损失、混凝土路面结冰等造成了本质上的干扰。近年来，科学家和工程师们一直致力于被动憎冰涂层的设计。这些涂层特殊的物理化学性质导致在恶劣的室外条件下，涂层表面的积雪和积冰得以减少。尽管科学界认为超疏水涂层是最具前景的防冰涂层之一，某些涂层的防冰效率因为化学或机械不稳定性而受到质疑^[1]。

随着社会发展的需要，给防覆冰材料发展带来新的契机，使得无害化防覆冰技术的研发成为一个首要条件，这对防覆冰材料的开发提出了更高的要求。无论从经济角度，还是社会效益出发，防覆冰材料的研究具有极其重要的意义。

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