基于纳米MPS-SiO 2 的复合材料的合成及水下超疏油应用性能研究
发布时间：2021-12-19 14:27
近些年来,随着科学的进步,人们发现自然中具有很多值得我们学习和研究的特殊表面,所以兴起了仿生学的研究。在这之中,超疏水和水下超疏油表面因为其巨大的应用前景得到了研究者的广泛的关注,从而出现了一批仿生超疏水和水下超疏油表面。其中,这些水下超疏油表面因为表面的亲水性化学组成和多尺度的微纳米结构具有优良的水下超疏油性能,但是也因为水下超疏油表面对表面的微纳米结构的要求,导致得到的表面具有机械性能差、稳定性差的缺点。二氧化硅纳米粒子作为常见的无机纳米粒子,其不仅本身可以用来构筑微纳米级别的粗糙度,还可以作为增韧材料增韧聚合物基体。更重要的是,通过不同的硅烷偶联剂可以在其表面引入各种不同的官能团与不同单体进行反应,是构建具有优秀稳定性或机械性能的水下超疏油表面的理想原料。基于以上观点,本论文在合成MPS（甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷）-SiO2纳米粒子的基础上,分别以其为原料制备双尺寸MPS-SiO2/PNIPAM杂化纳米粒子并与环氧树脂混合制备了水下超疏油涂层,和具有3D网络的半互穿MPS-SiO2/CS/P（AM-co-AA;）水下超疏油性纳米复合水凝胶。希望通过构建具有3D结构的微纳米尺...
【文章来源】：湖北大学湖北省
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１接触角示意图??
１．２．２鱼鱗??在日常生活中我们可以发现鱼可以在被油污染的水中保持清洁的表面。为了探寻原??因，人们对鱼表面的鱼鳞的化学组成和结构进行了详细的研究。如图１－３?（ａ）人们发现，??鱼鳞是由亲水性羟基磷灰石、蛋白质和一层薄薄的粘液构成。鱼皮表面由直径为４＿５?＿??的鱼鱗紧密排列组成＾２１］。扫描电镜研宄显示鱼鳞表面存在微米级的乳突呈放射状有序??排列，长度为１００－３００?ｕｍ，宽度为３０－４０Ｐｍ?（图１－３?０＞））。如果对乳突进一步放大，??可以发现乳突表面还存在纳米级别的粗糙结构（图１－３?（ｃ））。在水下油滴在其表面的水??下油接触角为１５６．４°?±?３．０°，而在空气中其表面是超亲油的。对于这种特殊性，人们??认为水在其中起到很大的作用，在水中时，水浸入表面的微纳米粗糙结构中，对油滴润??湿表面的倾向具有排斥力，形成油－水－固三相复合界面，从而具有超疏油的性能。通过??对鱼鳞的分析，人们通过使用聚丙烯酰胺进行简单的二次覆形，光引发聚合制备了具有??鱼鳞微纳米表面结构的聚丙烯酰胺水凝胶。该表面在水下显现超疏油的性能，其对油的??接触角大于１５０°。??５??
除了鱼鳞和荷叶外，研宄者发现蛤蜊贝壳大脑皮层覆盖区具有水下低粘附超疏油性??ｆ２２＿２４］。蛤蜊贝壳的内表面分为两个区域，如图１－４?（ａ）所示，外面一圈是光滑的边缘区，??容易粘附油滴。与外面一圈相比，里面是呈现低粘附性超疏油性能的粗糙表面。通过对??其表面进行ＳＥＭ的测试，发现光滑的边缘区由微米级别的叶子状片物质组成。其边缘??有一点倾斜，彼此分开，形成比较光滑的表面（图１－４?（ｃ））。与之相反，内部的粗糙区??域的ＳＥＭ图显示，其又微纳米级别的块状物无规律的堆叠而成，形成了非常粗糙的表??面形貌。总所周知，贝壳主要由碳酸钙组成，决定两片区域对油接触角的不同的主要原??因是其表面的形貌。从蛤蜊贝壳的表面得到灵感，Ｌｉｕ［％等人由蛤蜊贝壳的表面得到启??发，使用氧化铜作为原料，通过简单的氨水腐蚀，制备了高表面能的氧化铜涂层，该涂??层表面在水中对油的接触角接近１６０°。??６??
【参考文献】：
期刊论文
[1]Two-dimensional Nitrogen-doped Mesoporous Carbon/Graphene Nanocomposites from the Self-assembly of Block Copolymer Micelles in Solution[J]. Nan Wang,Hao Tian,Shu-Yan Zhu,De-Yue Yan,Yi-Yong Mai. Chinese Journal of Polymer Science. 2018(03)
[2]基于超亲水超疏油原理的网膜及其在油水分离中的应用[J]. 袁腾,陈卓,周显宏,涂伟萍,胡剑青,王锋. 化工学报. 2014(06)
[3]超疏油表面研究进展[J]. 卢晟,李梅. 材料导报. 2013(11)
[4]仿生水下超疏油表面[J]. 薛众鑫,江雷. 高分子学报. 2012(10)
[5]水下超疏油仿生特殊粘附界面材料的研究进展[J]. 许利苹,赵婧,张学记,王树涛. 化学通报. 2012(07)
[6]HPMC水凝胶溶胀性能的影响因素研究[J]. 杜聪,贾晓辉,沈青. 纤维素科学与技术. 2011(01)
博士论文
[1]金属基体上超疏水表面的制备研究[D]. 钱柏太.大连理工大学 2006
硕士论文
[1]3D打印超疏水超亲油多孔膜及其在油水分离中的应用[D]. 吕娟.西南交通大学 2017
[2]海藻酸盐基水凝胶的制备及其性能研究[D]. 秦承玲.东华大学 2017
本文编号：3544576
【文章来源】：湖北大学湖北省
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１接触角示意图??
１．２．２鱼鱗??在日常生活中我们可以发现鱼可以在被油污染的水中保持清洁的表面。为了探寻原??因，人们对鱼表面的鱼鳞的化学组成和结构进行了详细的研究。如图１－３?（ａ）人们发现，??鱼鳞是由亲水性羟基磷灰石、蛋白质和一层薄薄的粘液构成。鱼皮表面由直径为４＿５?＿??的鱼鱗紧密排列组成＾２１］。扫描电镜研宄显示鱼鳞表面存在微米级的乳突呈放射状有序??排列，长度为１００－３００?ｕｍ，宽度为３０－４０Ｐｍ?（图１－３?０＞））。如果对乳突进一步放大，??可以发现乳突表面还存在纳米级别的粗糙结构（图１－３?（ｃ））。在水下油滴在其表面的水??下油接触角为１５６．４°?±?３．０°，而在空气中其表面是超亲油的。对于这种特殊性，人们??认为水在其中起到很大的作用，在水中时，水浸入表面的微纳米粗糙结构中，对油滴润??湿表面的倾向具有排斥力，形成油－水－固三相复合界面，从而具有超疏油的性能。通过??对鱼鳞的分析，人们通过使用聚丙烯酰胺进行简单的二次覆形，光引发聚合制备了具有??鱼鳞微纳米表面结构的聚丙烯酰胺水凝胶。该表面在水下显现超疏油的性能，其对油的??接触角大于１５０°。??５??
除了鱼鳞和荷叶外，研宄者发现蛤蜊贝壳大脑皮层覆盖区具有水下低粘附超疏油性??ｆ２２＿２４］。蛤蜊贝壳的内表面分为两个区域，如图１－４?（ａ）所示，外面一圈是光滑的边缘区，??容易粘附油滴。与外面一圈相比，里面是呈现低粘附性超疏油性能的粗糙表面。通过对??其表面进行ＳＥＭ的测试，发现光滑的边缘区由微米级别的叶子状片物质组成。其边缘??有一点倾斜，彼此分开，形成比较光滑的表面（图１－４?（ｃ））。与之相反，内部的粗糙区??域的ＳＥＭ图显示，其又微纳米级别的块状物无规律的堆叠而成，形成了非常粗糙的表??面形貌。总所周知，贝壳主要由碳酸钙组成，决定两片区域对油接触角的不同的主要原??因是其表面的形貌。从蛤蜊贝壳的表面得到灵感，Ｌｉｕ［％等人由蛤蜊贝壳的表面得到启??发，使用氧化铜作为原料，通过简单的氨水腐蚀，制备了高表面能的氧化铜涂层，该涂??层表面在水中对油的接触角接近１６０°。??６??
【参考文献】：
期刊论文
[1]Two-dimensional Nitrogen-doped Mesoporous Carbon/Graphene Nanocomposites from the Self-assembly of Block Copolymer Micelles in Solution[J]. Nan Wang,Hao Tian,Shu-Yan Zhu,De-Yue Yan,Yi-Yong Mai. Chinese Journal of Polymer Science. 2018(03)
[2]基于超亲水超疏油原理的网膜及其在油水分离中的应用[J]. 袁腾,陈卓,周显宏,涂伟萍,胡剑青,王锋. 化工学报. 2014(06)
[3]超疏油表面研究进展[J]. 卢晟,李梅. 材料导报. 2013(11)
[4]仿生水下超疏油表面[J]. 薛众鑫,江雷. 高分子学报. 2012(10)
[5]水下超疏油仿生特殊粘附界面材料的研究进展[J]. 许利苹,赵婧,张学记,王树涛. 化学通报. 2012(07)
[6]HPMC水凝胶溶胀性能的影响因素研究[J]. 杜聪,贾晓辉,沈青. 纤维素科学与技术. 2011(01)
博士论文
[1]金属基体上超疏水表面的制备研究[D]. 钱柏太.大连理工大学 2006
硕士论文
[1]3D打印超疏水超亲油多孔膜及其在油水分离中的应用[D]. 吕娟.西南交通大学 2017
[2]海藻酸盐基水凝胶的制备及其性能研究[D]. 秦承玲.东华大学 2017
本文编号：3544576
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