硅橡胶表面原位生长ZnO纳米花构筑稳固超疏水表面

作     者：胡云浩 石晓凯 马小凡 毕红华 李明慧 孙举涛 HU Yunhao;SHI Xiaokai;MA Xiaofan;BI Honghua;LI Minghui;SUN Jutao

作者机构：青岛科技大学高分子科学与工程学院青岛266042 

出 版 物：《复合材料学报》 (Acta Materiae Compositae Sinica)

年 卷 期：2022年第39卷第4期

页      面：1638-1647页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

基　　金：山东省重点研发项目(2018GSF117019) 

主　　题：溶胶-凝胶法 ZnO纳米花 原位生长 机械稳定 硅橡胶 

摘      要：制造的复杂性和对机械接触的敏感性严重阻碍了超疏水材料在实际应用的发展。为在柔性基质(硫化的硅橡胶)表面制备机械耐久的柔性超疏水表面,利用硫化硅橡胶溶胀过程可逆的特性,改进溶胶-凝胶法,将硅橡胶片预先用正丁胺水溶液溶胀,然后浸入硝酸锌/乙醇溶液中。利用正丁胺水溶液和硝酸锌/乙醇溶液在硅橡胶表面的交互扩散、反应,使ZnO纳米花在橡胶表面原位生长。超疏水的粗糙结构的构筑来自于硝酸锌与正丁胺的协同作用,其静态接触角(CA)可达(158±1.5)°,滑动角(RA)可达(4.5±0.5)°。SEM图像显示,100~200 nm的ZnO纳米片生长在硅橡胶表面,ZnO纳米片“嵌入到橡胶表面,而不是沉积在橡胶表面,因此提升了其机械耐久性。而通过向橡胶中添加硅烷偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550),可进一步提升ZnO纳米片与橡胶基体界面相互作用,即使承受300次线性磨损,仍能保持超疏水特性,表现出优异机械稳定性。而且经过500次循环弯曲变形,其疏水性也几乎没有变化,解决了超疏水涂层在基体弯曲变形时的脱落问题。这种超疏水橡胶制备技术简单且适合工业生产,具有极高的实用前景。