竹材表面ZnO超疏水涂层的制备及表征

论文摘要

基于"荷叶效应"仿生原理,首先采用传统一步法和晶核辅助生长法合成ZnO纳米颗粒,再通过层层自组装法分别在竹材表面构建2种不同的微纳结构,并用低表面能物质十七氟癸基三甲氧基硅烷进行修饰,获得超疏水层,最后对其性能进行表征。扫描电子显微镜和原子力显微镜观察显示,传统一步法制备的ZnO纳米颗粒呈球形结构,粒径为200～400 nm,在竹材表面相对分散,粗糙度为18.6;而晶核辅助生长法制备的ZnO纳米颗粒呈纺锤形,粒径为100～300 nm,且具有明显的分层结构,粗糙度为28.9。水静态接触角测试结果显示,随着自组装次数增加,接触角先增加后减少,当自组装次数达到20次时,传统一步法和晶核辅助生长法制备的ZnO纳米颗粒构建的微纳层的水静态接触角达到最大值,分别为142.4°和152.4°,后者达到了超疏水的要求。酸碱试剂浸渍评价纳米颗粒的耐久性结果表明,2种方法制备的ZnO纳米颗粒在强酸强碱溶液中浸泡后,接触角均无明显变化,传统一步法制备的竹材接触角在pH 2的盐酸和pH 12的氢氧化钠溶液中分别浸渍12 h后,接触角仍保持在141.1°和141.7°;晶核辅助生长法制备的竹材在pH 2的盐酸和pH 12的氢氧化钠溶液中分别浸渍12 h后,接触角仍保持在150.2°和150.8°。耐磨性测试结果表明,2种方法制备的疏水竹材具有较好的耐磨性,在30cm的线性摩擦试验后,传统一步法制备的竹材接触角仍在142°左右,晶核辅助生长法制备的竹材接触角在150°左右。X射线衍射测试结果显示,2种方法制备的疏水涂层均具有明显的ZnO晶体的衍射特征峰。2种竹材样品在XRD曲线上均出现了32.45°,34.76°,36.82°和47.65°等一系列新衍射峰,而且这些衍射峰与标准的纤锌矿ZnO的XRD卡片（JCPDS,36-1451）一致。

论文目录

• 1 材料与方法
•   1.1 试验材料
•   1.2 试验方法
•     1.2.1 竹材试样预处理
•     1.2.2 传统一步法合成Zn O纳米颗粒
•     1.2.3 晶核辅助生长法合成Zn O纳米颗粒
•     1.2.4 Zn O纳米颗粒超疏水层的构建
•   1.3 性能检测
•     1.3.1 扫描电子显微镜分析
•     1.3.2 原子力显微镜分析
•     1.3.3 水静态接触角测定
•     1.3.4 耐酸碱性测试
•     1.3.5 耐磨性测试
•     1.3.6 X射线衍射 （XRD） 分析
• 2 结果与分析
•   2.1 竹材表层Zn O纳米颗粒的微观结构
•   2.2 水静态接触角分析
•     2.2.1 自组装次数与水静态接触角的关系
•     2.2.2 耐酸碱性测试后的水静态接触角
•     2.2.3 耐磨性测试后的水静态接触角
•   2.3 X射线衍射 （XRD） 分析
• 3 结论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 杨阳,张爱文,陈志鹏,李泽,吴波,卢梦婷,方凯丽,何文

关键词: 竹材,纳米颗粒,传统一步法,晶核辅助生长法,超疏水层

来源: 林业工程学报 2019年03期

年度: 2019

分类: 农业科技,工程科技Ⅰ辑

专业: 轻工业手工业

单位: 南京林业大学材料科学与工程学院

基金: 国家自然基金青年基金(31700488),“十三五”国家重点研发计划(2017YFD0600801)

分类号: TS652

DOI: 10.13360/j.issn.2096-1359.2019.03.007

页码: 46-51

总页数: 6

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