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篮球场膜结构:纳米TiO2涂层处理技术

文章出处:ange 人气:发表时间:2018-08-14 09:32

篮球场膜结构:纳米TiO2涂层处理技术
 
  
       篮球场膜结构:研究发现在紫外线的照射下,纳米TiO2具有良好的光氧化还原功能,能够将有机污染物氧化分解,从而使膜材达到自洁的效果[10]。另外,纳米TiO2表面羟基使膜材表面处于亲水状态,从而阻隔污物对膜材的侵蚀,赋予膜材优异的防污自洁能力。H.AbdulRazak等人证明将纳米TiO2面涂到PVC建筑膜材,自洁性能优于其他处理剂。美国圣戈班公司(Saint-Gobain)和韩国秀博工业集团(Supertex)均研究采用二氧化钛技术得到防污性能极好的建筑用膜材,其产品具有极强的自洁性能、优良的防污性、良好的透光性并能达到节能的目的。关键技术是在膜面涂层时,渗入一定量的二氧化钛(TiO2),当受到紫外线照射时,通过光催化反应,产生超亲水氧化分解作用,把有机物(污物)分解,可以十分方便地将其除去,因此只要二氧化钛存在,它就可持续地具有防污效果。二氧化钛作为光催化剂,在发挥催化作用时,本身不起变化,因此它的防污作用是持续的。

篮球场膜结构
 
  2防污自洁建筑膜材制备的理论基础
  2.1“荷叶效应”
  
篮球场膜结构:氟碳树脂的表面能一般在25mN/m左右,具有疏水性,但是要达到超疏水的效果,还需要进行超疏水处理。众所周知,荷叶素有“出淤泥而不染”之称,被视为纯洁的象征[12]。对荷叶的这种“自洁”现象,人们进行了研究。20世纪90年代,德国植物学家波恩大学WilhelmBarthlott教授揭示了荷叶表面的结构,发现荷叶的“自洁性”源于荷叶粗糙表面上微米结构的突起以及表面纳米尺寸的蜡晶共同存在引起的[13]。荷叶表面微米结构的突起平均直径约为5~9μm,平均间距约12μm,而每个突起是由许多直径为124.3±3.2nm左右的蜡晶组成的。荷叶表面的微米-纳米粗糙结构不仅可以增大表面静态接触角(160.4±0.7°),进一步增加表面疏水性,而且更重要的是可以赋予疏水性表面较小的滚动角(2°)。当水滴滚动时,会将附着在叶子表面的污物带走。

 篮球场膜结构
 

  2.2接触角理论
  
篮球场膜结构:润湿是固体表面的一个重要特征。而固体表面对液体的润湿性是由接触角的大小来表征的,是固、气、液界面间表面能在固体表面平衡的结果,如公式(1)所示[15]。接触角与表面能之间的关系可以通过杨氏方程来描述:式中,是固体表面的固有接触角;指固/气接触面的表面张力;指固与液接触面的表面张力;指液与气接触面的表面张力。当=0º是,液体完全润湿固体表面,如图(a)所示。当0º<<90º,液体不完全润湿固体表面,固体表面表现为具有亲水性,如图(b)所示。当90º<<180º时,液体不润湿固体表面,该固体表面属疏水性的表面,如图(c)所示。

  然而对于一些粗糙度高或者多孔的表面,Cassie和Baxter共同研究后认为液滴在粗糙表面上的接触是一种复合的接触,液滴并不能填满粗糙表面上的凹槽,在液珠下将有截留的空气存在,表观上的液固接触面其实由固体和液体共同组成,如图所示[16][17]。这时的静态接触角可由适合任何复合表面接触的Cassie-Baxter方程得到:


     篮球场膜结构


  是与液体实际接触的固体表面所占的比例;是与液体接触的孔洞中截留的空气所占的比例;是液体与固体表面的接触角;是液体与空气的接触角。+=1。由于=180º。
  
篮球场膜结构:天津工业大学顾振亚教授指导的课题组,基于“荷叶效应”原理,用PVDF(聚偏氟乙烯)与纳米SiO2粒子在PVC建筑膜材表面构筑微米一纳米粗糙结构,并用AFM(原子力显微镜)加以验证。详细分析了PVDF溶液的制备条件对构筑微米结构的影响。经测试,面涂后的PVC建筑膜材与水的接触角达158.9°,滚动角为3°,集灰实验测试表明,水滴能将撒在PVC建筑膜材表面的炭黑带走,具有一定防污自洁性,如图6、图7所示。

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