文獻分享|具有較好熱穩(wěn)定性、化學穩(wěn)定性和機械穩(wěn)定性的超疏水涂層
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上海卷柔新技術光電有限公司是一家專業(yè)研發(fā)生產(chǎn)光學儀器及其零配件的高科技企業(yè),公司2005年成立在上海閔行零號灣創(chuàng)業(yè)園區(qū),專業(yè)的光電鍍膜公司,技術背景依托中國科學院,卷柔產(chǎn)品主要涉及光學儀器及其零配件的研發(fā)和加工;光學透鏡、反射鏡、棱鏡,平板顯示,安防監(jiān)控等光學鍍膜產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn),為全球客戶提供上等的產(chǎn)品和服務。
這篇文章主要介紹了以聚甲基丙烯酸甲酯、二氧化硅納米顆粒和十六烷基**氧基硅烷為原料,利用自旋涂覆技術在玻璃表面制備了超疏水涂層的技術。這樣的涂層具有超疏水性,水接觸角165±5°,傾斜角7±1°。此外涂層的熱穩(wěn)定性、化學穩(wěn)定性和機械穩(wěn)定性均較好,同時在惡劣條件下也具有良好的潤濕穩(wěn)定性。
玻璃是日常生活中大家隨處可見的物品,其應用廣泛,但它的效率和性能是由環(huán)境決定的。例如太陽能電池板上的玻璃作為太陽能電池的透明防護裝甲,由于表面污垢的堆積,其效率隨著時間的推移而降低。為了使玻璃表面無灰塵,應保持超疏水性。超疏水表面靜水接觸角大于150°,傾斜角小于10°。這種自清潔的功能靈感來自大自然,比如荷葉表面,蝴蝶翅膀等。制備超疏水性材料的方法有很多種,旋涂是其中的一種,也是這篇文章主要采用的方法。
在這篇文章中,作者利用十六烷基**氧基硅烷(HDTMS)修飾的二氧化硅納米顆粒和PMMA通過旋轉(zhuǎn)涂層技術在玻璃表面形成超疏水涂層。作者進行這些步驟的主要目的是期望在玻璃表面生產(chǎn)化學、熱和機械上穩(wěn)定的超疏水涂層。隨后,作者用掃描電子顯微鏡(SEM)解釋了涂層的微觀結構,傅里葉變換紅外(FTIR)對涂層表面官能團進行了表征。作者還研究了液滴動力學,表明涂層玻璃具有自清潔功能。
上圖為制備涂層的過程,主要分為三步。**步以1000轉(zhuǎn)/分的速度30秒完成,**步以1500轉(zhuǎn)/分的速度30秒完成,第三步以2000轉(zhuǎn)/分的速度完成60秒完成。自旋涂膜后,在100℃的熱風烘箱中干燥1 h。
上圖表明,無涂層玻璃在水接觸角為30±1°時表現(xiàn)出親水性。在親水性玻璃上涂上PMMA, SiO2和HDTMS,其水接觸角為165±5°,表現(xiàn)出優(yōu)異的拒水性。
上圖表明,在477cm?1處的峰值與Si-O-Si有關,表明存在SiO2納米粒子。此外,Si-O-Si顯示了HDTM的變形振動,峰值在890cm處?1表示Si-OH基團STR 蝕刻振動。在1594cm?1處的峰值表示C=O拉伸振動,這表明PMMA在表面的存在。
上圖是通過在無涂層和涂層玻璃上散布灰塵顆粒來評估現(xiàn)有涂層玻璃的自清潔性能。從圖中可以直觀的觀察到,帶有涂層的玻璃自清潔效果更好。
上圖為水射流實驗結果,實驗表明水射流噴在鍍膜玻璃上時,反方向反射,不會在玻璃表面留下任何一滴水。這顯示了優(yōu)良的拒水性質(zhì)。隨后,為了檢驗連續(xù)水射流的影響,上述試驗在一個地方進行了1min,觀察到即使在1min后,水也會反彈,表面沒有留下一滴水,顯示出鍍膜玻璃的機械強度。
上圖顯示了將鍍膜樣品浸入不同的PH溶液中浸泡規(guī)定時間后測定的鍍膜的潤濕性能。觀察到在浸泡一段時間后,水靜接觸角減小。在酸性溶液(pH 2)中,涂層可以在不改變其濕潤特性的情況下存活12天。在這種高度腐蝕性的溶液中浸泡12天后,如SEM圖像所示,鍍層被破壞,接觸角為90±3°。在PH=13的高堿性溶液中,鍍膜可以存活6天,在低酸性,低堿性溶液中,鍍膜可以存活三周左右。
上圖是通過將鍍膜玻璃樣品在不同溫度(125 ~ 200℃)下在熱風爐中退火1小時,研究了涂層的熱穩(wěn)定性。觀察到,接觸角在175℃退火時沒有變化。
總體來說,在本文中作者通過旋涂法制造的涂層表現(xiàn)出來良好的性質(zhì),其具有良好的熱穩(wěn)定性、化學穩(wěn)定性和機械穩(wěn)定性,同時在惡劣條件下也具有良好的潤濕穩(wěn)定性。作者在文中也通過實驗證明了該涂層的自清潔功能。
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上海卷柔新技術光電有限公司是一家專業(yè)研發(fā)生產(chǎn)光學儀器及其零配件的高科技企業(yè),公司2005年成立在上海閔行零號灣創(chuàng)業(yè)園區(qū),專業(yè)的光電鍍膜公司,技術背景依托中國科學院,卷柔產(chǎn)品主要涉及光學儀器及其零配件的研發(fā)和加工;光學透鏡、反射鏡、棱鏡,平板顯示,安防監(jiān)控等光學鍍膜產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn),為全球客戶提供上等的產(chǎn)品和服務。
采用德國薄膜制備工藝,形成了一套具有嚴格工藝標準的閉環(huán)式流程技術制備體系,能夠制備各種超高性能光學薄膜,包括紅外薄膜、增透膜,ARcoating,激光薄膜、特種薄膜、紫外薄膜、x射線薄膜,應用領域涉及激光切割、激光焊接、激光美容、醫(yī)用激光器、光學科研,紅外制導、面部識別、VR/AR應用,博物館,低反射櫥窗玻璃,畫框,工業(yè)燈具照明,廣告機,點餐機,電子白板,安防監(jiān)控等。
卷柔新技術擁有自主知識產(chǎn)權的全自動生產(chǎn)線【sol-gel溶膠凝膠法鍍膜線】,這條生產(chǎn)線能夠生產(chǎn)全球先進的減反射玻璃。鍍膜版面可達到2440*3660mm,玻璃厚度從0.3mm到12mm都可以,另外針對PC,PMMA方面的增透膜也具有量產(chǎn)生產(chǎn)能力。ARcoating減反膜基本接近無色,色彩還原性好,并且可以避免了磁控濺射的缺點,鍍完增透膜后玻璃可以做熱彎處理和鋼化處理以及DIP打印處理。這個難度和具有很好的應用性,新意突出,實用性突出,濕法鍍膜在價格方面也均優(yōu)于真空磁控的干法。
卷柔減反射(AR)玻璃的特點:高透,膜層無色,膜硬度高,抗老化性強(耐候性強于玻璃),玻璃長期使用存放不發(fā)霉,且有一定的自潔效果.AR增透減反膜玻璃產(chǎn)品廣泛應用于**文博展示、低反射幕墻、廣告機玻璃、節(jié)能燈具蓋板玻璃、液晶顯示器保護玻璃等多行業(yè)。
我們的愿景:卷柔讓光學更具價值!
我們的使命:有光的地方就有卷柔新技術!
我們的目標:以高質(zhì)量的產(chǎn)品,優(yōu)惠的價格,貼心的服務,為客戶提供優(yōu)良的解決方案。
上海卷柔科技以現(xiàn)代鍍膜技術為核心驅(qū)動力,通過鍍膜設備、鍍膜加工、光學鍍膜產(chǎn)品服務于客戶,努力為客戶創(chuàng)造新的利潤空間和競爭優(yōu)勢,為中國的民族制造業(yè)的發(fā)展貢獻力量。