石蜡和聚丙烯材料超疏水表面的构筑

发布时间：2017-05-24 09:16

  本文关键词：石蜡和聚丙烯材料超疏水表面的构筑，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：超疏水材料在众多领域有着较好的应用前景,研究者利用多种方法制备了超疏水材料,而多种材料的引入也为超疏水表面引入了新的功能。但是,因为材料之间的相容性差,制备方法复杂,材料成本高昂,易产生污染等负面作用而较大程度的限制了利用多种有机材料制备超疏水表面方法的发展和工业应用。聚合物材料因良好的加工性能、柔韧、透明、导电、且具有众多可供改性的官能团等特点备受超疏水表面研究者青睐。其中聚烯烃材料成本较低且具有较低的表面能,加工方便易于构造不同的表面形貌,本文中拟利用成本较低易于获得的聚烯烃材料通过简单环保的物理方法来构建超疏水表面。石蜡是常见的蜡类,属于较为常用的材料,主要成分为短链烷烃,理论上可由小分子烯烃聚合而成,本文中将石蜡划分为低分子量聚烯烃这一类别。对石蜡和棕榈蜡混合物进行溶液分散,棕榈蜡为脆性植物蜡,使得蜡混合物变脆,通过冷却、干燥、研磨脆性混合蜡的方法成功制备了具有较高水接触角(WCA164°,SA3°)、石蜡含量为70%的超疏水混合蜡粉,对于正己烷具有10倍于自身质量的吸附率,在处理油污领域具有应用前景。实验中首次发现了石蜡断面的超疏水现象,石蜡断面接触角达到152.4°,比石蜡的外表面高许多。石蜡断面超疏水的原因是其较高的粗糙度,利用DSC和XRD以及偏光显微镜等表征手段我们得出结论,石蜡内部的结晶是在石蜡断裂时产生较高粗糙度的原因。利用铜网成功复制了石蜡断面的形貌,铜网的每个小格都产生出一个小的断面,铜网辅助制备的超疏水表面接触角高达162.4°,滚动角小于3°,对于快速制备低成本大面积的超疏水表面有一定意义。实验中还发现高密度聚乙烯的断面具有微纳粗糙结构,超疏水性能良好,接触角152.4°,滚动角小于2°,而低密度聚乙烯和聚苯乙烯断面表面形貌光滑,不具备超疏水性能。利用碳纳米管团聚体的微纳粗糙形貌制备了导电超疏水的CNTs/PP复合断面,20%含量的CNTs/PP复合断面接触角为165°,电导率达到5S/cm。利用铜网制备了超疏水聚丙烯表面。首先将铜网用三氯化铁溶液刻蚀,在合适的刻蚀时间下,铜网上产生了纳米尺寸的结构,铜网的疏水性能随之提高。之后将刻蚀过的铜网在110℃C下于聚丙烯基材上压制10min,冷却至室温后揭去铜网,获得的聚丙烯超疏水表面接触角达到162°,滚动角低于3°。
【关键词】：超疏水 混合蜡粉 石蜡 棕榈蜡 断面 铜网 聚烯烃材料
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB34
【目录】：

• 致谢6-8
• 摘要8-10
• ABSTRACT10-14
• 第一章 绪论14-44
• 1.1 前言14-17
• 1.2 超疏水功能表面的应用17-19
• 1.3 商粗糙度超疏水功能表面的制备方法19-21
• 1.4 蜡基超疏水表面的制备21-27
• 1.5 聚合物超疏水表面的制备27-33
• 1.6 课题的提出及研究内容33-34
• 参考文献34-44
• 第二章 溶液分散法制备超疏水混合蜡粉及其油水分离应用44-60
• 2.1 引言44-45
• 2.2 实验部分45-47
• 2.2.1 实验材料和设备45
• 2.2.2 溶液分散法制备超疏水混合蜡粉45-46
• 2.2.3 性能表征46-47
• 2.3 结果与讨论47-57
• 2.3.1 混合蜡粉超疏水表面的超疏水性能及其表面微观结构47-52
• 2.3.2 混合蜡粉的热力学分析52-53
• 2.3.3 混合蜡粉的晶体分析53-54
• 2.3.4 分散剂对于混合蜡粉疏水性能的影响54-55
• 2.3.5 油水分离以及循环利用效果55-57
• 2.4 本章小结57-58
• 参考文献58-60
• 第三章 石蜡断面超疏水性能探究及其应用60-86
• 3.1 引言60
• 3.2 实验部分60-62
• 3.2.1 实验材料和设备60-61
• 3.2.2 石蜡断面超疏水现象61
• 3.2.3 CNTs/PP复合超疏水表面的制备61
• 3.2.4 性能表征61-62
• 3.3 结果与讨论62-72
• 3.3.1 石蜡断面超疏水原理探究62-70
• 3.3.2 铜网辅助法制备超疏水表面70-72
• 3.4 油水分离应用72-74
• 3.4.1 利用石蜡超疏水表面制备连续油水分离器72-73
• 3.4.2 油水分离73-74
• 3.5 HDPE、LDPE和PS三种聚合物断面疏水效果探究74-79
• 3.5.1 HDPE断面疏水性能74-76
• 3.5.2 LDPE断面疏水性能76-78
• 3.5.3 PS断面疏水性能78-79
• 3.6 断面法制备导电超疏水复合表面79-82
• 3.6.1 CNTs与PP的复合材料断面超疏水研究79-82
• 3.6.2 导电性能82
• 3.7 本章小结82-83
• 参考文献83-86
• 第四章 铜网刻蚀模版法制备超琉水PP表面86-95
• 4.1 引言86
• 4.2 实验部分86-87
• 4.2.1 实验材料和设备86-87
• 4.2.2 铜网刻蚀过程87
• 4.2.3 超疏水PP表面的制备87
• 4.3 性能表征87-88
• 4.3.1 接触角表征87
• 4.3.2 表面形貌表征87-88
• 4.4 结果与讨论88-92
• 4.5 本章小结92-93
• 参考文献93-95
• 第五章 全文总结95-97
• 攻读硕士期间撰写的论文97-98
• 作者简介98

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本文编号：390375