超疏水金属丝网的制备及其油水分离性能研究

发布时间：2020-07-12 13:08

【摘要】：近年来,超疏水材料由其表面特殊的润湿性引起人们广泛关注,在油水分离和自清洁等方面的独特功能使其在日常生活和科研中有广泛的应用前景。本文采用层层接枝和原位热聚合法制备了超疏水金属丝网,并对其结构、原理、应用进行详细的研究,主要内容如下。采用层层接枝法制备超疏水金属丝网,通过羟基化、硅烷化、界面聚合化以及接枝长碳链等四个步骤在金属丝网的表面形成了微纳米复合的粗糙结构,其对水滴的接触角值为159°,滚动角约为4°,能够实现自清洁作用。在油水分离过程中,该丝网对不同的油品均保持高分离效率,其耐水压值为3.58±0.05 kPa。由于多层聚合物之间化学键强健的相互作用,丝网具备极好的耐用性,在超声振动环境、长时间储存以及腐蚀环境都保持着很高的分离效率和疏水特性。采用原位热聚合法制备超疏水金属丝网,通过前驱单体DDVAC和SiO_2颗粒的混合溶液一步制备得到超疏水表面。该方法首次在有氧环境中制备了DDVAC-O高聚物,提出“氧化交联”作用和形成机理。通过XPS、FT-IR和~(13)C固体核磁等分析手段验证了机理。丝网对水滴接触角为158°,具有自清洁和超疏水特性。在油水分离过程中,丝网的耐水压值和油通量均很高。在热聚合过程中,DDVAC单体能形成高交联度聚合物并紧密缠绕覆盖在丝网的表面,所以在长时间储存、机械摩擦、酸碱盐腐蚀环境以及超声振动等各种极端环境中都展示了极好的稳定性和耐用性。这些特性使所制备的金属丝网成为一种有前景的油水分离材料。
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ051.8
【图文】：

图 1-1 接触角示意图Figure 1-1 The schematic of contact angleg 等人[21]描述了固体表面的接触角与表面张力的关系，称公式（1-1）所示

图 1-2 Wenzel 模型Figure 1-2 Wenzel model 模型推导的公式（1-2）中可以看出，当 ， 越小；当 大于 90°时， ，并且

图 1-3 Cassie-Baxter 模型Figure 1-3 Cassie-Baxter models，当液滴与固体表面的接触面积越小时，近 180°，液滴能在固体表面保持球状。所

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本文编号：2752003