CN111154396A - 纳米二氧化硅改性硅树脂超疏水涂层及制备方法和应用 - Google Patents

纳米二氧化硅改性硅树脂超疏水涂层及制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种纳米二氧化硅改性硅树脂超疏水涂层及制备方法和应用，所述纳米二氧化硅改性硅树脂超疏水涂层是通过在纳米二氧化硅粒子表面接枝低表面能与高稳定性的疏水官能团分子后与硅树脂进行交联而形成的，形成的纳米二氧化硅改性硅树脂超疏水涂层具有低表面能与微纳二元粗糙结构的超疏水表面，其静态接触角为159.6°~161.8°。本发明提供的超疏水涂层,具备高稳定性和高疏水性的优点；制备方法简单易行，将该疏水涂层应用在带电作业工器具中，有利于提升高湿度条件下配网带电作业的安全性，扩大配网带电作业的适用范围，提高配网的运行安全和供电可靠性。

Description

纳米二氧化硅改性硅树脂超疏水涂层及制备方法和应用
技术领域
本发明涉及疏水材料技术领域，具体而言，涉及一种纳米二氧化硅改性硅树脂超疏水涂层及制备方法和应用。
背景技术
日前大部分进口树脂防护遮蔽产品没有达到国际IEC和我国国家及电力行业标准要求。现今进口的树脂绝缘毯，其存在的致命缺陷就是防潮性能差，一旦作业时天气潮湿或突遇小雨或作业人员出汗致使绝缘毯绝缘受潮，其绝缘性能将大幅下降甚至击穿，这将给现场带电作业留下安全隐患。现有的软质绝缘工具在正常情况下很容易受潮或在运输途中及使用过程中受潮，造成中途无法作业，必须进烘箱烘干后才能继续使用；更有甚者，经常在带电作业过程中，突然下雨，软质绝缘工具无法及时安全拆撤，造成闪络、报废，直接威胁电力设备操作人员的人身安全。因此，研制一种能够在空气湿度很大、甚至受潮或雨淋状态下，仍然能保持优异电气性能的带电作业工器具的任务十分迫切。
发明内容
鉴于此，本发明提出了一种纳米二氧化硅改性硅树脂超疏水涂层及制备方法和应用，旨在解决现有带电作业器具中由于表面涂层的疏水性较差致使其电气绝缘性能大幅下降的问题。
本发明第一方面提出了一种纳米二氧化硅改性硅树脂超疏水涂层，所述纳米二氧化硅改性硅树脂超疏水涂层是通过在纳米二氧化硅粒子表面接枝低表面能与高稳定性的疏水官能团分子后与硅树脂进行交联而形成的，形成的纳米二氧化硅改性硅树脂超疏水涂层具有低表面能与微纳二元粗糙结构的超疏水表面，其静态接触角为159.6°~161.8°。
本发明实施例通过在纳米二氧化硅粒子表面接枝低表面能与高稳定性的疏水官能团分子，实现对纳米二氧化硅粒子的改性以降低其表面能，再与涂料成膜基底硅树脂复合交联，获得低表面能纳米二氧化硅/硅树脂复合超疏水涂料分散液后，将该分散液喷涂沉积在基材表面，增加了涂层表面的微纳尺度粗糙度，降低了涂层的表面能，经高温固化后使得涂层具备了超疏水性。
本发明第二方面提出了一种纳米二氧化硅改性硅树脂超疏水涂层的制备方法，包括以下步骤：步骤（1），取适量无水乙醇与正硅酸乙酯进行混合得到第一混合液，在第一预设温度下向该第一混合液中加入适量氨水溶液后充分搅拌，得到纳米二氧化硅分散液，对该分散液进行分离、洗涤和干燥，得到干燥的纳米二氧化硅粒子。其中，无水乙醇、正硅酸乙酯与氨水溶液的体积比为（200-500）:（10-40）：（10-25）；需要说明的是，氨水溶液中蒸馏水与氨水的体积比为（1-2）:（4-7）；优选的，氨水溶液中蒸馏水与氨水的体积比为2:（5-7）；进一步优选的，氨水溶液中蒸馏水与氨水的体积比为2: 7。
优选的，无水乙醇、正硅酸乙酯与氨水溶液的体积比为（300-400）：（20-40）：20；进一步优选的，无水乙醇、正硅酸乙酯与氨水溶液的体积比为400：30：20。例如可以称取400mL无水乙醇与30mL正硅酸乙酯溶液倒入容量为1000mL的电动搅拌三颈瓶中，将20ml的氨水溶液以10 mL/min的速度滴加入第一混合液中，控制第一预设温度为20-40℃，对整个体系进行搅拌混合大约24h，以获得纳米二氧化硅分散液。
获得纳米二氧化硅分散液后可以采用离心法将纳米二氧化硅从溶剂中分离，以除去溶剂和副产物，接着使用乙醇清洗多次后在真空条件下干燥一段时间即可得到干燥的纳米二氧化硅粒子。其中，对纳米二氧化硅分散液进行干燥的温度可以为100-140℃，优选为100-120℃；干燥时间为8-14h，优选为10-12 h。
步骤（2），取预设比例的纳米二氧化硅粒子和疏水改性剂分散在适量的乙醇溶液中，在室温下以预设转速搅拌一段时间，得到第二混合液，向所述第二混合液中加入适量去离子水，并在第二预设温度下分散一段时间，得到改性的纳米二氧化硅分散液。
具体而言，疏水改性剂为十三氟辛基三乙氧基硅烷或十七氟癸基三乙氧基硅烷，优选为十三氟辛基三乙氧基硅烷。疏水改性剂分子通过-OH基团间的缩合反应接枝到纳米二氧化硅粒子表面，获得表面接枝改性剂的纳米二氧化硅分散液。尤其是十三氟辛基三乙氧基硅烷具有双官能团，其分子链一端的乙氧基极易发生水解，水解后生成的低分子醇具有活性，能与纳米二氧化硅表面的羟基发生化学键合，达到与纳米粒子接枝的目的，其分子链另一端的碳氟基团具有极低的表面能，能够大幅提高纳米粒子表面憎水性。
步骤（2）中，纳米二氧化硅粒子、疏水改性剂与乙醇溶液的质量比为（1-4）：（3-6）：（20-50），优选为（2-4）：（4-6）：（30-50），进一步优选为3：5：40。例如可以将3g纳米二氧化硅粒子和5g十三氟辛基三乙氧基硅分散在40g的乙醇溶液中后，移入电动搅拌三颈瓶中进行搅拌，搅拌的时间可以根据实际情况确定，例如可以搅拌1h。其中，预设转速为100-300转/分钟，优选为200转/分钟。向第二混合液中加入去离子水的量能够使第二混合液中的各组分均匀分散即可，例如可以将5ml去离子水以1m L/min的速度逐滴加入第二混合液中，然后超声分散1-3h。第二预设温度可以为40-70℃，优选为60℃。
步骤（3），将（3-8）重量份改性的纳米二氧化硅分散液和（6-12）重量份的硅树脂混合得到第三混合液，在第三预设温度下分散一段时间后，将该第三混合液喷涂在基材的表面上，并在第四预设温度下烘干固化一段时间，最终得到纳米二氧化硅改性硅树脂超疏水涂层。
具体而言，硅树脂可以为甲基苯基硅树脂、甲基硅树脂、低苯基甲基硅树脂、苯甲基透明硅树脂、甲基透明有机硅树脂、云母粘接硅树脂、聚甲基硅树脂、氨基硅树脂、氟硅树脂、硅树脂溶液或有机硅-环氧树脂等，优选为甲基硅树脂，甲基硅树脂树脂具有耐高温，电绝缘性能好，耐潮防水、阻燃、防腐蚀等多种性能，并且，甲基硅树脂是一种良好的成膜材料，其Si—O键键能高达450 kJ/mol，且主链中并不存在不饱和键，使得分子的化学键即使在高温或者辐照条件下也难以断裂和分解，保证了甲基硅树脂具有良好的稳定性。此外，在有机硅树脂中，甲基硅树脂的碳含量最低，连接硅原子的甲基基团空间位阻最小，使得甲基硅树脂具有交联度高、热塑性小、硬度大、机械性能好的优点。由于改性后的无机纳米二氧化硅颗粒表面能低，且可在基底材料表面构建二元微纳粗糙结构，从而实现良好的超疏水效果。但其成膜性较差，高温固化后涂层表面出现大量的微小裂纹，通过与甲基树脂交联后，能有效克服其成膜性差的缺陷。实际中，改性的纳米二氧化硅分散液的用量可以优选为4-6重量份，甲基硅树脂的用量可以优选为8-10重量份；进一步优选的，改性的纳米二氧化硅分散液的用量为6重量份，甲基硅树脂的用量为10重量份。第三预设温度为40-70℃，优选为60℃；所述第四预设温度为80-120℃，优选为85-100℃，进一步优选为100℃。
将所述第三混合液喷涂在基材的表面上时，可以采用高压喷涂法，并使得喷涂设备的喷嘴与基材表面之间的距离保持在10-15cm。优选的，使用喷嘴直径为0.5mm的空气喷枪，以0.15MPa的压力，将第三混合液雾化喷涂在基材表面，喷涂时基材表面和喷嘴间的距离保持在15cm。将第三混合液喷涂在基材表面后，可以将喷涂有该第三混合液的基材放入烘箱中，在100℃下烘干固化1h，最终制得了纳米二氧化硅改性硅树脂超疏水涂层。本实施例中的基材可以根据实际应用进行选择，例如可以为带电作业工器具，更具体的，基材可以为环氧树脂绝缘工器具等。
通过步骤（3）将改性后的低表面能的二氧化硅粒子与硅树脂交联后，形成了疏水涂层，且保证了疏水涂层与基材的粘结强度。
另一方面，本发明第三方面提出了一种纳米二氧化硅改性硅树脂超疏水涂层疏水涂层在带电作业工器具中的应用。
本发明通过在纳米二氧化硅粒子表面接枝低表面能与高稳定性疏水官能团分子，实现纳米二氧化硅粒子的低表面能改性，将改性后的纳米二氧化硅粒子与涂料成膜基底硅树脂复合交联，获得低表面能纳米二氧化硅/硅树脂复合超疏水涂料分散液，采用喷涂法将分散液层层沉积于基材表面，增加涂层表面微纳尺度粗糙度，降低涂层的表面能，经高温固化后使得涂层具备高稳定性和高疏水性的优点；制备方法简单易行，将该疏水涂层应用在带电作业工器具中，有利于保证带电作业工器具在受潮或淋雨状态下的电气性能，提升高湿度条件下配网带电作业的安全性，扩大配网带电作业的适用范围，提高配网的运行安全和供电可靠性。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1a-d为本发明实施例提供的纳米二氧化硅改性硅树脂超疏水涂层表面的扫描电子显微镜(SEM)表征结果；
图2为纳米二氧化硅改性硅树脂超疏水涂层的原子力显微镜图像；
图3a为本发明实施例提供的纳米二氧化硅改性硅树脂超疏水涂层表面的水滴形貌图；
图3b为本发明实施例提供的纳米二氧化硅改性硅树脂超疏水涂层体积在10L至80L的水滴图像。
具体实施方式
为了进一步了解本发明，下面结合具体实施例对本发明的优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点而不是对本发明专利要求的限制。
实施例1
称量400mL无水乙醇与30mL正硅酸乙酯溶液，将正硅酸乙酯与无水乙醇的混合液倒入容量为1000m L的电动搅拌三颈瓶中，配置蒸馏水和氨水体积比为2:7的混合溶液。将20mL氨水的蒸馏水溶液以10mL/min的速度滴入三颈瓶，控制反应温度和搅拌速度均匀搅拌混合液24h，获得纳米二氧化硅分散液。采用离心法将纳米二氧化硅从溶剂中分离，除去溶剂和副产物，使用乙醇清洗3次后，在120°C下真空干燥12h，获得干燥后的纳米二氧化硅粒子。
将3g纳米二氧化硅粒子和5g十三氟辛基三乙氧基硅分散在40g的乙醇溶液中，加入电动搅拌三颈瓶，在室温下以200转/分钟转速充分混合1h。随后将5mL的去离子水以1mL/min的速度逐滴加入，并超声分散3h，反应体系温度保持在60°C，获得表面接枝十三氟辛基三乙氧基硅的纳米二氧化硅分散液。
将6g十三氟辛基三乙氧基硅改性的纳米二氧化硅分散液和10g甲基硅树脂混合，超声分散30分钟，反应体系温度保持在60°C。采用高压喷涂法，使用喷嘴直径为0.5mm的空气喷枪，以0.15MPa的压力，将混合液雾化喷涂在环氧树脂绝缘工器具基材表面，喷涂时基材表面和喷嘴间的距离保持在15cm，随后将涂层放入烘箱100°C烘干固化1h，最终制备出纳米二氧化硅改性硅树脂超疏水涂层。
实施例2
称量200mL无水乙醇与10mL正硅酸乙酯溶液，将正硅酸乙酯与无水乙醇的混合液倒入容量为1000m L的电动搅拌三颈瓶中，配置蒸馏水和氨水体积比为2:5的混合溶液。将10mL氨水的蒸馏水溶液以10mL/min的速度滴入三颈瓶，控制反应温度和搅拌速度均匀搅拌混合液24h，获得纳米二氧化硅分散液。采用离心法将纳米二氧化硅从溶剂中分离，除去溶剂和副产物，使用乙醇清洗3次后，在120°C下真空干燥12h，获得干燥后的纳米二氧化硅粒子。
将2g纳米二氧化硅粒子和4g十七氟癸基三乙氧基硅烷分散在30g的乙醇溶液中，加入电动搅拌三颈瓶，在室温下以100转/分钟转速充分混合1h。随后将5mL的去离子水以1mL/min的速度逐滴加入，并超声分散3h，反应体系温度保持在40°C，获得表面接枝十三氟辛基三乙氧基硅的纳米二氧化硅分散液。
将4g十三氟辛基三乙氧基硅改性的纳米二氧化硅分散液和10g甲基硅树脂混合，超声分散30分钟，反应体系温度保持在70°C。采用高压喷涂法，使用喷嘴直径为0.5mm的空气喷枪，以0.15MPa的压力，将混合液雾化喷涂在玻璃基材表面，喷涂时基材表面和喷嘴间的距离保持在15cm，随后将涂层放入烘箱80°C烘干固化1h，最终制备出纳米二氧化硅改性硅树脂超疏水涂层。
实施例3
称量500mL无水乙醇与40mL正硅酸乙酯溶液，将正硅酸乙酯与无水乙醇的混合液倒入容量为1000m L的电动搅拌三颈瓶中，配置蒸馏水和氨水体积比为2:5的混合溶液。将25mL氨水的蒸馏水溶液以10mL/min的速度滴入三颈瓶，控制反应温度和搅拌速度均匀搅拌混合液24h，获得纳米二氧化硅分散液。采用离心法将纳米二氧化硅从溶剂中分离，除去溶剂和副产物，使用乙醇清洗3次后，在120°C下真空干燥12h，获得干燥后的纳米二氧化硅粒子。
将4g纳米二氧化硅粒子和6g十三氟辛基三乙氧基硅分散在50g的乙醇溶液中，加入电动搅拌三颈瓶，在室温下以100转/分钟转速充分混合1h。随后将5mL的去离子水以1mL/min的速度逐滴加入，并超声分散3h，反应体系温度保持在60°C，获得表面接枝十三氟辛基三乙氧基硅的纳米二氧化硅分散液。
将5g十三氟辛基三乙氧基硅改性的纳米二氧化硅分散液和8g甲基硅树脂混合，超声分散30分钟，反应体系温度保持在60°C。采用高压喷涂法，使用喷嘴直径为0.5mm的空气喷枪，以0.15MPa的压力，将混合液雾化喷涂在环氧树脂绝缘工器具表面，喷涂时基材表面和喷嘴间的距离保持在15cm，随后将涂层放入烘箱110°C烘干固化1h，最终制备出纳米二氧化硅改性硅树脂超疏水涂层。
实施例4
称量300mL无水乙醇与30mL正硅酸乙酯溶液，将正硅酸乙酯与无水乙醇的混合液倒入容量为1000m L的电动搅拌三颈瓶中，配置蒸馏水和氨水体积比为2:6的混合溶液。将20mL氨水的蒸馏水溶液以10mL/min的速度滴入三颈瓶，控制反应温度和搅拌速度均匀搅拌混合液24h，获得纳米二氧化硅分散液。采用离心法将纳米二氧化硅从溶剂中分离，除去溶剂和副产物，使用乙醇清洗3次后，在120°C下真空干燥12h，获得干燥后的纳米二氧化硅粒子。
将1g纳米二氧化硅粒子和3g十七氟癸基三乙氧基硅烷分散在20g的乙醇溶液中，加入电动搅拌三颈瓶，在室温下以150转/分钟转速充分混合1h。随后将5mL的去离子水以1mL/min的速度逐滴加入，并超声分散3h，反应体系温度保持在60°C，获得表面接枝十三氟辛基三乙氧基硅的纳米二氧化硅分散液。
将6g十三氟辛基三乙氧基硅改性的纳米二氧化硅分散液和8g甲基硅树脂混合，超声分散30分钟，反应体系温度保持在60°C。采用高压喷涂法，使用喷嘴直径为0.5mm的空气喷枪，以0.15MPa的压力，将混合液雾化喷涂在玻璃基材表面，喷涂时基材表面和喷嘴间的距离保持在15cm，随后将涂层放入烘箱120°C烘干固化1h，最终制备出纳米二氧化硅改性硅树脂超疏水涂层。
实施例5
称量350mL无水乙醇与20mL正硅酸乙酯溶液，将正硅酸乙酯与无水乙醇的混合液倒入容量为1000m L的电动搅拌三颈瓶中，配置蒸馏水和氨水体积比为2:7的混合溶液。将20mL氨水的蒸馏水溶液以10mL/min的速度滴入三颈瓶，控制反应温度和搅拌速度均匀搅拌混合液24h，获得纳米二氧化硅分散液。采用离心法将纳米二氧化硅从溶剂中分离，除去溶剂和副产物，使用乙醇清洗3次后，在120°C下真空干燥12h，获得干燥后的纳米二氧化硅粒子。
将4g纳米二氧化硅粒子和6g十三氟辛基三乙氧基硅分散在50g的乙醇溶液中，加入电动搅拌三颈瓶，在室温下以200转/分钟转速充分混合1h。随后将5mL的去离子水以1mL/min的速度逐滴加入，并超声分散3h，反应体系温度保持在60°C，获得表面接枝十三氟辛基三乙氧基硅的纳米二氧化硅分散液。
将8g十三氟辛基三乙氧基硅改性的纳米二氧化硅分散液和12g甲基硅树脂混合，超声分散30分钟，反应体系温度保持在60°C。采用高压喷涂法，使用喷嘴直径为0.5mm的空气喷枪，以0.15MPa的压力，将混合液雾化喷涂在玻璃基材表面，喷涂时基材表面和喷嘴间的距离保持在15cm，随后将涂层放入烘箱100°C烘干固化1h，最终制备出纳米二氧化硅改性硅树脂超疏水涂层。
为了验证本发明实施例中制备的纳米二氧化硅改性硅树脂超疏水涂层的疏水性，分别对实施例1中的纳米二氧化硅改性硅树脂超疏水涂层进行了表征：
图1(a)为放大1000倍后超疏水涂层表面的FE-SEM图像，图中显示微米尺度突起无规则分布于涂层表面；图1 (b)为放大10000 倍超疏水涂层表面的FE-SEM图像，图中显示在涂层表面微米尺度突起上随机分布着亚微米级突起与更小尺寸的突起图；图1 (c)与图1 (d)分别为放大50000倍与250000倍超疏水涂层表面的 FE-SEM图像，图中显示在亚微米级突起的四周形成了尺寸为数十纳米的突起，纳米级突起层层堆叠构成微米级突起，形成了尺度更小的微观结构。超疏水涂层表面在微纳尺度上展现出自相似性，具有微纳二元复合粗糙结构，以利于疏水涂层附着在基材上。
图2中成像尺寸为 40×40μm2，超疏水涂层表面微结构参差不齐，微米级轮廓峰与纳米级突起随机分布，表面微纳二元粗糙结构高度跨度为-1.6μm 至 1.3μm，超疏水涂层的AFM 测试结果与图1中 FE-SEM的观测结果一致。
从图3a中可以看出，水滴在超疏水涂层表面近似为圆球形，水滴静态接触角在159.6°和161.8°之间，静态接触角平均值为160.7°。
从图3b中可以看出：水滴在自身张力作用下站立于超疏水涂层表面并与涂层表面保持较小接触面积，憎水性测量结果表明制备出的涂层接触角超过150°，具有超疏水性。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种纳米二氧化硅改性硅树脂超疏水涂层，其特征在于，所述纳米二氧化硅改性硅树脂超疏水涂层是通过在纳米二氧化硅粒子表面接枝低表面能与高稳定性的疏水官能团分子后与硅树脂进行交联而形成的，形成的纳米二氧化硅改性硅树脂超疏水涂层具有低表面能与微纳二元粗糙结构的超疏水表面，其静态接触角为159.6°~161.8°。
2.一种如权利要求1所述的纳米二氧化硅改性硅树脂超疏水涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤（1），取适量无水乙醇与正硅酸乙酯进行混合得到第一混合液，在第一预设温度下向该第一混合液中加入适量氨水溶液后充分搅拌，得到纳米二氧化硅分散液，对该分散液进行分离、洗涤和干燥，得到干燥的纳米二氧化硅粒子；
步骤（2），取预设比例的纳米二氧化硅粒子和的疏水改性剂分散在适量的乙醇溶液中，在室温下以预设转速搅拌一段时间，得到第二混合液，向所述第二混合液中加入适量去离子水，并在第二预设温度下分散一段时间，得到改性的纳米二氧化硅分散液；
步骤（3），将（3-8）重量份改性的纳米二氧化硅分散液和（6-12）重量份的硅树脂混合得到第三混合液，在第三预设温度下分散一段时间后，将该第三混合液喷涂在基材的表面上，并在第四预设温度下烘干固化一段时间，最终得到纳米二氧化硅改性硅树脂超疏水涂层。
3.根据权利要求2所述的纳米二氧化硅改性硅树脂超疏水涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中，无水乙醇、正硅酸乙酯与氨水溶液的体积比为（200-500）:（10-40）：（10-25）；其中，氨水溶液中蒸馏水与氨水的体积比为（1-2）:（4-7）。
4.根据权利要求2所述的纳米二氧化硅改性硅树脂超疏水涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中的第一预设温度为20-40℃；干燥温度为100-140℃；干燥时间为8-14h。
5.根据权利要求1所述的纳米二氧化硅改性硅树脂超疏水涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中，疏水改性剂为十三氟辛基三乙氧基硅烷或十七氟癸基三乙氧基硅烷。
6.根据权利要求2所述的纳米二氧化硅改性硅树脂超疏水涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中，纳米二氧化硅粒子、疏水改性剂与乙醇溶液的质量比为（1-4）：（3-6）：（20-50）。
7.根据权利要求2所述的纳米二氧化硅改性硅树脂超疏水涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中，预设转速为100-300转/分钟；第二预设温度为40-70℃。
8.根据权利要求2所述的纳米二氧化硅改性硅树脂超疏水涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中，所述第三预设温度为40-70℃；所述第四预设温度为80-120℃。
9.根据权利要求2所述的纳米二氧化硅改性硅树脂超疏水涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中，将所述第三混合液喷涂在基材表面上时，采用高压喷涂法，并使得喷涂设备的喷嘴与基材表面之间的距离保持在10-15cm。
10.根据权利要求1所述的纳米二氧化硅改性硅树脂超疏水涂层在带电作业工器具中的应用。
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Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112057899A (zh) * 2020-07-29 2020-12-11 大连理工大学 一种用于油水分离的超疏水-超亲油稻草毡的制备方法
CN112175520A (zh) * 2020-08-24 2021-01-05 青岛科技大学 一种超疏水、透明、耐久涂层的制备方法和应用
CN113563796A (zh) * 2021-08-12 2021-10-29 西南交通大学 一种高沿面闪络电压超疏水涂层及其制备方法
CN114752302A (zh) * 2022-05-20 2022-07-15 深圳技术大学 一种高透明度超疏水喷雾涂层及其制备方法
CN114773996A (zh) * 2022-04-01 2022-07-22 哈尔滨工程大学 一种具有防冰功能的超疏水涂层及其制备方法
CN114891442A (zh) * 2022-04-01 2022-08-12 哈尔滨工程大学 一种超疏水减阻涂层及制备方法
CN115259688A (zh) * 2022-08-02 2022-11-01 河北光兴半导体技术有限公司 疏水玻璃基材及其制备方法和应用
CN115433477A (zh) * 2022-06-29 2022-12-06 中国船舶重工集团公司第七二五研究所 镁合金超疏水与主动防护双功能复合防腐涂层及制备方法
IT202100032444A1 (it) * 2021-12-23 2023-06-23 C I R A Centro Italiano Ricerche Aerospaziali S C P A Rivestimento superidrofobico e ghiacciofobico di un substrato, metodo per il suo ottenimento e substrato così rivestito
CN116589922A (zh) * 2023-04-17 2023-08-15 厦门耀铭科技有限公司 一种含氟硅烷改性纳米二氧化硅防水喷剂的制备方法
CN116924413A (zh) * 2023-07-14 2023-10-24 中国民用航空飞行学院 一种超疏水纳米粉体材料制备方法及应用

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109679494A (zh) * 2018-12-11 2019-04-26 重庆大学 一种树脂型超疏水涂层的制备方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109679494A (zh) * 2018-12-11 2019-04-26 重庆大学 一种树脂型超疏水涂层的制备方法

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112057899B (zh) * 2020-07-29 2022-02-15 大连理工大学 一种用于油水分离的超疏水-超亲油稻草毡的制备方法
CN112057899A (zh) * 2020-07-29 2020-12-11 大连理工大学 一种用于油水分离的超疏水-超亲油稻草毡的制备方法
CN112175520A (zh) * 2020-08-24 2021-01-05 青岛科技大学 一种超疏水、透明、耐久涂层的制备方法和应用
CN113563796A (zh) * 2021-08-12 2021-10-29 西南交通大学 一种高沿面闪络电压超疏水涂层及其制备方法
CN113563796B (zh) * 2021-08-12 2022-06-14 西南交通大学 一种高沿面闪络电压超疏水涂层及其制备方法
IT202100032444A1 (it) * 2021-12-23 2023-06-23 C I R A Centro Italiano Ricerche Aerospaziali S C P A Rivestimento superidrofobico e ghiacciofobico di un substrato, metodo per il suo ottenimento e substrato così rivestito
WO2023119217A1 (en) * 2021-12-23 2023-06-29 C.I.R.A. (Centro Italiano Ricerche Aerospaziali) - S.C.P.A. Substrate superhydrophobic and icephobic coating, method for obtaining it and substrate thus coated
CN114773996A (zh) * 2022-04-01 2022-07-22 哈尔滨工程大学 一种具有防冰功能的超疏水涂层及其制备方法
CN114891442A (zh) * 2022-04-01 2022-08-12 哈尔滨工程大学 一种超疏水减阻涂层及制备方法
CN114752302A (zh) * 2022-05-20 2022-07-15 深圳技术大学 一种高透明度超疏水喷雾涂层及其制备方法
CN115433477A (zh) * 2022-06-29 2022-12-06 中国船舶重工集团公司第七二五研究所 镁合金超疏水与主动防护双功能复合防腐涂层及制备方法
CN115259688A (zh) * 2022-08-02 2022-11-01 河北光兴半导体技术有限公司 疏水玻璃基材及其制备方法和应用
CN116589922A (zh) * 2023-04-17 2023-08-15 厦门耀铭科技有限公司 一种含氟硅烷改性纳米二氧化硅防水喷剂的制备方法
CN116924413A (zh) * 2023-07-14 2023-10-24 中国民用航空飞行学院 一种超疏水纳米粉体材料制备方法及应用

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