超疏水及超亲水涂层的制备与性能研究

发布时间：2024-02-23 22:18

　　日益增长的工业油污水以及频繁的溢油事故给人类健康、水环境以及生态环境平衡造成了很大的危害,因此,分离油水已经成为一个全球性问题。设计制备具有特殊润湿性的材料是有效分离油水的一种非常有用方法。基于此,人们已经采用不同的方法(光刻,电沉积,胶体组装,化学气相沉积和静电纺丝等)制备了具有极佳油水分离性能的人造表面。这些材料主要分为超疏水/超亲油,超亲水/水下超疏油,超亲水/超疏油和刺激响应性材料四大类。考虑到制备成本及实际应用性,本论文主要制备了两种特殊润湿性的油水分离材料:首先,制备了一种可循环利用、并可在复杂环境中使用的超疏水/超亲油材料。通过低成本和简单的浸涂方法,利用氧化1-芘丁酸(OPBA)作为分子胶将全氟辛基改性石墨烯(f-rGO)密集地粘附在商业材料如聚丙烯(PP)膜,棉布和聚氨酯(PU)泡沫表面上。与以前报道的超润湿材料相比,我们的超疏水涂层材料具有更广泛的优点,包括方法简单,成本低,以及对基底极强的粘合强度和对强酸性,强碱性和饱和盐溶液的耐久性。更重要的是,涂覆膜仅在重力作用下就可以高效率地分离表面活性剂稳定的油包水乳液,且具有极大的分离通量,可达1395Lm^-2...

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 油水分离的研究进展
        1.2.1 油水分离的理论机制
        1.2.2 油水分离材料分类及制备方法
            1.2.2.1 超疏水/超亲油材料
                1.2.2.1.1 2D材料：膜,织物
                1.2.2.1.2 3D材料：海绵,泡沫和气凝胶
            1.2.2.2 超亲水/超疏油材料
            1.2.2.3 超亲水/水下超疏油材料
            1.2.2.4 刺激响应性材料
    1.3 本论文的研究意义和研究内容
    1.4 论文的创新点
第2章 坚固、耐用、石墨烯基超疏水涂层的制备及其油水分离
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验中的原料和试剂
        2.2.2 实验仪器设备
        2.2.3 实验制备合成方法
            2.2.3.1 氧化石墨烯的制备(GO)
            2.2.3.2 4-(全氟辛基)苯胺的制备(R_F-NH₂)
            2.2.3.3 全氟辛基接枝石墨烯(f-rGO)的制备
            2.2.3.4 f-rGO/OPBA涂覆材料的制备
        2.2.4 测试与表征
    2.3 结果讨论
        2.3.1 全氟辛基接枝石墨烯(f-rGO)的傅里叶红外(FT-IR)分析表征
        2.3.2 全氟辛基接枝石墨烯(f-rGO)的XRD谱图
        2.3.3 f-rGO/OPBA浸涂液的制备以及涂覆聚丙烯(PP)膜的制备
        2.3.4 f-rGO/OPBA涂覆聚丙烯(PP)膜的SEM表征
        2.3.5 f-rGO/OPBA涂覆聚丙烯(PP)膜的EDX分析
        2.3.6 f-rGO/OPBA涂覆聚丙烯(PP)膜的TGA测试
        2.3.7 f-rGO/OPBA涂覆聚丙烯(PP)膜的性能研究
        2.3.8 f-rGO/OPBA涂覆棉布的制备与性能研究
        2.3.9 f-rGO/OPBA涂覆PU泡沫的制备与性能研究
    2.4 本章小结
第3章 超亲水/水下超疏油涂层的制备及性能研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验中的原料和试剂
        3.2.2 实验仪器设备
        3.2.3 实验步骤
    3.3 测试与表征
    3.4 结果讨论
        3.4.1 超亲水/水下超疏油棉布的润湿性测试
        3.4.2 超亲水/水下超疏油棉布的性能研究
    3.5 本章小结
第4章 结论
参考文献
致谢
在校期间主要科研成果



本文编号：3908066