导　　师： 章争荣; 陈旭龙

授予学位： 硕士

作　　者： ;

机构地区： 广东工业大学

摘　　要： 超疏水材料因其独特优势,逐渐向着实用化、工业化发展,但是由于工艺复杂,制作成本高,表面微结构易被破坏等原因,限制了超疏水材料应用。因此,采用可大规模、低成本的成型方法来制备表面微结构,有助于超疏水材料从基础研究向实际应用转变。因为聚丙烯(PP)是一种性能优良的热塑性通用塑料,具有力学性能好、易加工、价格低廉等优点,所以选择PP作为主要原料,向基体PP中加入摩擦系数较低的石墨烯(GP)纳米填料和延展性较好的乙烯-辛烯共聚物(POE),采用熔融共混法及热压印法制备复合材料表面微结构,旨在解决微结构在脱模过程中易损坏问题及获得耐磨性好的超疏水复合材料。具体研究内容如下:1.通过熔融共混法制备不同GP含量的PP/GP复合材料,再采用热压印法制备PP/GP(91/9)表面微结构。对样品分别进行了拉伸性能、冲击性能、润湿性能、摩擦磨损行为、润湿稳定性分析可得:GP的加入能够提高材料的抗拉强度、冲击强度及疏水性。PP/GP表面微结构脱模结构规整,明显改善了纯PP难脱模的问题。10μL液滴在PP/GP表面微结构的水接触角(CA)为153°,滚动角(RA)为0.5°,呈现超疏水低粘附性,即荷叶效应。表面微结构在受到挤压或液滴冲击时,表面仍保持稳定的Cassie-Baxter状态,即使表面微结构经过1000 mm磨损后,表面CA仍能维持152.3°,但RA>90°,呈现超疏水高粘附性,即花瓣效应。然而,由于微柱的韧性较低,在磨损过程中表面微结构产生的磨屑过多。2.采用熔融共混法制备不同POE含量的PP/POE共混物材料,再采用热压印法制备PP/POE(70/30)表面微结构。对样品分别进行了拉伸性能、冲击性能、润湿性能、摩擦磨损行为、润湿稳定性分析可得:随着POE含量的增加,PP/POE共混物的韧性、抗冲击能力及疏水性逐渐增强。PP/POE表面微结构在脱模过程中,微柱顶部产生过多细长纤维,无法精准复制,但是细长纤维之间产生的气穴能阻碍液滴的浸润,即使PP/POE表面微结构经过挤压或液滴冲击后,仍呈现稳定的Cassie-Baxter状态。10μL液滴在PP/POE微结构表面的CA为155°,呈现超疏水特性。在磨损过程中,由于具有较好的韧性,微结构并无出现断裂情况,并且即使表面微结构磨损2000 mm后,仍能保持超疏水特性。3.为了得到易脱模且耐磨性好的超疏水材料,向基体PP中同时加入POE和GP,采用两步走工艺,先制备PP/GP(91/9)复合材料,再制备PP/POE/GP复合材料,最后,采用热压印法制备PP/POE/GP表面微结构。对样品分别进行了拉伸性能、冲击性能、润湿性能、摩擦磨损行为、润湿稳定性分析可得:PP/POE/GP样品的抗拉强度为21.21 MPa,断裂伸长率为520.33%,PP/POE/GP光滑表面CA为105.8°,呈现疏水特性。表面微结构脱模后形貌规整,可以精确复制。10μL液滴快速从表面滚离,表明PP/POE/GP表面微结构呈现超疏水低粘附性,且润湿性强于PP/GP及PP/POE表面微结构。由于微柱具有一定的韧性,在磨损过程中,不会产生磨屑和微结构损伤严重的问题,即使磨损至3000 mm,样品仍呈现超疏水高粘附特性,表面微结构在受到挤压或液滴冲击时,表面仍保持稳定的Cassie-Baxter状态。更多还原

关 键 词： [7004229]高分子复合材料 表面微结构 [3282367]热压印 摩擦磨损 润湿稳定性

分 类 号： [TB332]

领　　域： []