超疏水材料的制备及在油水分离的应用研究
发布时间：2021-06-17 06:22
人们通过对自然界中生物表面的研究逐步认识了特殊浸润现象,生物与生俱来的特殊浸润性能吸引着人们不断地研究和探索仿生超疏水材料。特殊浸润性表面在油水分离、防腐蚀、防覆冰、防雾、自清洁、抗菌、微流体器件以及流体减阻等领域有着巨大的应用前景。近年来,特殊浸润材料由于其在油水分离应用上的高选择性和高分离效率的特点引起广泛关注。但目前该类材料的制备存在着使用原料不环保、耐久性差、工艺复杂、无法大规模生产等缺点,而且使用的部分低表面能材料价格昂贵,在一定程度上限制了超疏水材料的应用和发展。紫外光固化技术以其节能和低污染等特性引起人们广泛关注,但目前在超疏水材料的制备上运用较少。本论文旨在采用简单工艺和紫外光固化方法制备稳定的超疏水表面,并重点研究其在油水分离方面的应用。首先制备了含氟超疏水材料,通过短氟碳链的全氟己基乙基甲基丙烯酸酯（FMA）共聚和接枝改性,将其应用于棉纤维织物疏水疏油的处理上;再用光固化技术制备了超疏水有机硅材料,通过有机硅简单浸涂三聚氰胺海绵（SM）后,再进行巯基-烯光聚合反应制备一种新型光致变色超疏水性（PDMS-SP）疏水亲油海绵,并研究了该海绵的油水分离性能;将制备的亲油疏...
【文章来源】：广东工业大学广东省
【文章页数】：162 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－２不同润湿状态的润湿模型：（ａ）Ｙｏｕｎｇ模型，（ｂ）Ｗｅｎｚｅｌ模望，（ｃ）Ｃａｓｓｉｅ－Ｂａｘｔｅｒ??
的研究。液体在固体表面的静态接触角表征了固体对液体的亲疏性。液体的接触角??越大，则该固体的疏液性就越强。但是静态接触角不能评定液体从固体表面脱落的??难易程度。接触角滞后（ＣＡＨ，ｃｏｎｔａｃｔ?ａｎｇｌｅ?ｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓ），反映液滴从固体表面脱落??或滚走的难易程度，接触角滞后是固体表面前进接触角（ＡＣＡ，ａｄｖａｎｃｅｄ?ｃｏｎｔａｃｔ?ａｎｇｌｅ）??０ａ和后退接触角（ＲＣＡ，ｒｅｃｅｄｉｎｇｃｏｎｔａｃｔａｎｇｌｅ）?０Ｒ的差值［２９－３１１，如图?１－３?所示。??图１－３滚动角示意图??Ｆｉｇ．?１－３?Ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｓｌｉｄｉｎｇ?ａｎｇｌｅ??滚动角是指当固体表面倾斜至一定角度时，液滴刚好发生滚动时固体表面倾斜??的角度，通常来说，液滴在固体表面的动态行为可以分为三种，即滑动、滚动和粘??滞，这三种行为表示液滴对不同的固体表面有着不同的作用。液体从固体表面脱离??的难易程度可以由接触角滞后来表征，前进角与后退角相差越大，即接触角滞后越??大，液体则越难从固体表面脱离［３２３３］。??Ｆｕｒｍｉｄｇｅ推导出滚动角与接触角之间的关系新的计算公式：??Ｚ７?＝?ｍｇ．?ｓｉｎ?ａ?／ｗ?二?（?ｃｏｓ?０Ｒ?－?ｃｏｓ?０Ａ?）?（１．５）??式中ａ为滚动角，ｍ为液滴的质量，ｗ为液滴的宽度，是指液滴表面张力，０Ａ??和０Ｒ分别表示前进角和后退角。从式（１．５）中可以看出，由于接触角不同ｍ／ｗ的??值也不同，因此具有相同滞后角的表面其滚动角不一定相同。通过测定液滴在固体??表面的接触角、接触角滞后和滚动角，能更好的了解液体在固体表面的润湿行为??１３４＿３６１。例如，想要获得一个理想的自清洁
?广东工业大学博士学位论文???璃和钢材等表面。??张庆华等网通过功能化季铵盐（ＱＡＳ）与含氟丙烯酸酯、含羟基丙烯酸酯等自??由基聚合，然后与聚脲醛树脂纳米颗粒（ＰＵＦＮＰｓ）、六亚甲基二异氰酸酯交联得??到一种具有疏水抗菌效果的复合涂料，如图１－５所示。涂层具有优异的耐磨、防水??和自清洁性能，并且在表面Ｎ＋含量超过０．１１％时，表现出优异的抗菌性能。??
【参考文献】：
期刊论文
[1]用于油水分离的三维疏水材料的制备及研究进展[J]. 饶继尧,何培新. 胶体与聚合物. 2019(02)
[2]顶空固相微萃取-气相色谱串联质谱法检测石油样品中的痕量多环芳烃[J]. 薛锦锋,田琳琳,沈磊,梁丽军. 刑事技术. 2018(03)
[3]超疏水材料制备及其在油水分离中的应用研究进展[J]. 邱文莲,贾伟灿,徐都,刘滨,沈烈. 材料科学与工程学报. 2016(03)
[4]超疏水-超亲油材料在油水分离中的研究进展[J]. 党钊,刘利彬,向宇,方文元. 化工进展. 2016(S1)
[5]自清洁表面研究进展[J]. 刘萍,林益军,艾陈祥,潘春跃,王健雁,唐爱东. 涂料工业. 2016(05)
[6]聚二甲基硅氧烷/微纳米银/聚多巴胺修饰的超疏水海绵的制备和应用[J]. 杨啸天,帅茜,罗艳梅,董亦可,谭月明,陈波,马铭. 应用化学. 2015(06)
[7]火灾现场残留汽油成分检验研究综述[J]. 庞松颖,王继芬,余静. 消防科学与技术. 2015(05)
[8]超疏水棉花的制备及用于油水分离[J]. 邓晓庆,商静芬,王侦,石慧,张君芳,苏孝礼,谢青季,马铭. 应用化学. 2013(07)
[9]巯基-烯点击化学[J]. 徐源鸿,熊兴泉,蔡雷,唐忠科,叶章基. 化学进展. 2012(Z1)
[10]甲基丙烯酸缩水甘油酯的合成[J]. 杨雪梅,崔艳艳,洪鹏,董智贤,刘晓暄. 广东工业大学学报. 2010(04)
博士论文
[1]光诱导氮氧自由基偶合机理探索及特殊结聚合物材料的制备[D]. 苏嘉辉.广东工业大学 2017
[2]螺吡喃化合物在不同介质中的光致变色行为及光响应机理研究[D]. 张婷.广东工业大学 2016
[3]多全氟烷基化功能材料的制备及结构性能研究[D]. 蔡露.苏州大学 2016
[4]超疏水表面的构造和有机/无机杂化超疏水涂层的制备与性能研究[D]. 李坤泉.华南理工大学 2015
[5]有机硅改性聚氨酯涂层聚合物的合成及其表面性能[D]. 罗振寰.浙江大学 2010
本文编号：3234657
【文章来源】：广东工业大学广东省
【文章页数】：162 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－２不同润湿状态的润湿模型：（ａ）Ｙｏｕｎｇ模型，（ｂ）Ｗｅｎｚｅｌ模望，（ｃ）Ｃａｓｓｉｅ－Ｂａｘｔｅｒ??
的研究。液体在固体表面的静态接触角表征了固体对液体的亲疏性。液体的接触角??越大，则该固体的疏液性就越强。但是静态接触角不能评定液体从固体表面脱落的??难易程度。接触角滞后（ＣＡＨ，ｃｏｎｔａｃｔ?ａｎｇｌｅ?ｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓ），反映液滴从固体表面脱落??或滚走的难易程度，接触角滞后是固体表面前进接触角（ＡＣＡ，ａｄｖａｎｃｅｄ?ｃｏｎｔａｃｔ?ａｎｇｌｅ）??０ａ和后退接触角（ＲＣＡ，ｒｅｃｅｄｉｎｇｃｏｎｔａｃｔａｎｇｌｅ）?０Ｒ的差值［２９－３１１，如图?１－３?所示。??图１－３滚动角示意图??Ｆｉｇ．?１－３?Ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｓｌｉｄｉｎｇ?ａｎｇｌｅ??滚动角是指当固体表面倾斜至一定角度时，液滴刚好发生滚动时固体表面倾斜??的角度，通常来说，液滴在固体表面的动态行为可以分为三种，即滑动、滚动和粘??滞，这三种行为表示液滴对不同的固体表面有着不同的作用。液体从固体表面脱离??的难易程度可以由接触角滞后来表征，前进角与后退角相差越大，即接触角滞后越??大，液体则越难从固体表面脱离［３２３３］。??Ｆｕｒｍｉｄｇｅ推导出滚动角与接触角之间的关系新的计算公式：??Ｚ７?＝?ｍｇ．?ｓｉｎ?ａ?／ｗ?二?（?ｃｏｓ?０Ｒ?－?ｃｏｓ?０Ａ?）?（１．５）??式中ａ为滚动角，ｍ为液滴的质量，ｗ为液滴的宽度，是指液滴表面张力，０Ａ??和０Ｒ分别表示前进角和后退角。从式（１．５）中可以看出，由于接触角不同ｍ／ｗ的??值也不同，因此具有相同滞后角的表面其滚动角不一定相同。通过测定液滴在固体??表面的接触角、接触角滞后和滚动角，能更好的了解液体在固体表面的润湿行为??１３４＿３６１。例如，想要获得一个理想的自清洁
?广东工业大学博士学位论文???璃和钢材等表面。??张庆华等网通过功能化季铵盐（ＱＡＳ）与含氟丙烯酸酯、含羟基丙烯酸酯等自??由基聚合，然后与聚脲醛树脂纳米颗粒（ＰＵＦＮＰｓ）、六亚甲基二异氰酸酯交联得??到一种具有疏水抗菌效果的复合涂料，如图１－５所示。涂层具有优异的耐磨、防水??和自清洁性能，并且在表面Ｎ＋含量超过０．１１％时，表现出优异的抗菌性能。??
【参考文献】：
期刊论文
[1]用于油水分离的三维疏水材料的制备及研究进展[J]. 饶继尧,何培新. 胶体与聚合物. 2019(02)
[2]顶空固相微萃取-气相色谱串联质谱法检测石油样品中的痕量多环芳烃[J]. 薛锦锋,田琳琳,沈磊,梁丽军. 刑事技术. 2018(03)
[3]超疏水材料制备及其在油水分离中的应用研究进展[J]. 邱文莲,贾伟灿,徐都,刘滨,沈烈. 材料科学与工程学报. 2016(03)
[4]超疏水-超亲油材料在油水分离中的研究进展[J]. 党钊,刘利彬,向宇,方文元. 化工进展. 2016(S1)
[5]自清洁表面研究进展[J]. 刘萍,林益军,艾陈祥,潘春跃,王健雁,唐爱东. 涂料工业. 2016(05)
[6]聚二甲基硅氧烷/微纳米银/聚多巴胺修饰的超疏水海绵的制备和应用[J]. 杨啸天,帅茜,罗艳梅,董亦可,谭月明,陈波,马铭. 应用化学. 2015(06)
[7]火灾现场残留汽油成分检验研究综述[J]. 庞松颖,王继芬,余静. 消防科学与技术. 2015(05)
[8]超疏水棉花的制备及用于油水分离[J]. 邓晓庆,商静芬,王侦,石慧,张君芳,苏孝礼,谢青季,马铭. 应用化学. 2013(07)
[9]巯基-烯点击化学[J]. 徐源鸿,熊兴泉,蔡雷,唐忠科,叶章基. 化学进展. 2012(Z1)
[10]甲基丙烯酸缩水甘油酯的合成[J]. 杨雪梅,崔艳艳,洪鹏,董智贤,刘晓暄. 广东工业大学学报. 2010(04)
博士论文
[1]光诱导氮氧自由基偶合机理探索及特殊结聚合物材料的制备[D]. 苏嘉辉.广东工业大学 2017
[2]螺吡喃化合物在不同介质中的光致变色行为及光响应机理研究[D]. 张婷.广东工业大学 2016
[3]多全氟烷基化功能材料的制备及结构性能研究[D]. 蔡露.苏州大学 2016
[4]超疏水表面的构造和有机/无机杂化超疏水涂层的制备与性能研究[D]. 李坤泉.华南理工大学 2015
[5]有机硅改性聚氨酯涂层聚合物的合成及其表面性能[D]. 罗振寰.浙江大学 2010
本文编号：3234657
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