聚苯乙烯基多孔材料注液光滑表面的构建及性能研究
发布时间：2021-06-15 12:05
根据自然界中动植物表面特殊结构仿生制备的超疏液材料,可自清洁、防冰、防粘污,使其在能源、交通、医疗、膜分离和热交换等领域具有广阔的应用前景。目前超疏水材料大多仿荷叶表面微纳米结构设计,但其表面易磨损,自修复困难,且疏油性有限。受猪笼草启发制备的光滑液体灌注多孔表面（Slippery Liquid-Infused Porous Surface,SLIPS）,与传统疏水表面相比,具有更优异的压力稳定性、疏水疏油性、自清洁和自修复性。SLIPS的构建,主要是通过将低表面张力的润滑油,灌注到具有微纳米结构的粗糙表面,或灌注进具有互通网络多孔结构的基底材料中,基底材料作为润滑油的存储器,其内部的贯通孔结构为润滑油的灌注和迁移提供运输通道,通过润滑油在材料表面的富集形成油膜,赋予材料表面疏液性能。本论文利用高内相乳液聚合模板法（High Internal Phase Emulsion,HIPE）,制备了两种聚苯乙烯基多孔材料（PS-HIPE,PSBM-HIPE）,并将其作为基底材料,通过灌注含硅或全氟润滑油构建了 SLIPS。论文主要工作如下:一、PS-HIPE的制备及PDMS灌注的SLIPS构建...
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１?ＳＬＩＰＳ稳定油膜的条件??Ｆｉｇｕｒｅ?１－１?Ｔｈｅ?ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ?ｏｆ?ｍａｉｎｔａｉｎｉｎｇ?ｌｕｂｒｉｃａｎｔ?ｆｉｌｍ?ｏｎ?ＳＬＩＰＳ??
?第一章绪论???油，咖啡，牛奶，蛋清和蛋黄，都可以轻松地从倾斜１０°的ＳＬＩＰＳ表面滑下，这表明??激光刻蚀出的基材所制备出的ＳＬＩＰＳ具有出色的阻液性能。即使ＳＬＩＰＳ遭受严重的物??理损坏，表面也可以快速自我修复再次获得光滑的性能，但是飞秒激光技术不具备普??遍性，限制了基材的制备，使得ＳＬＩＰＳ制备工艺复杂。??ａ（ｂ）?Ｕ，ｅｒ｜＿＞?（ｃ）??Ｔ??Ｆｌｕｏｒｍｅ?ｌａｙｅｒ??ｆ?ｍｉｌｌ??（ｄ）／?＾?Ｌｉｑｕｉｄ；—??———ｋ??图１－２飞秒激光制备基底材料构建ＳＬＩＰＳ示意图??Ｆｉｇｕｒｅ?１－２?Ｐｒｏｃｅｓｓ?ｏｆ?ｐｒｅｐａｒｉｎｇ?ａ?ＳＬＩＰＳ?ｂｙ?ｆｅｍｔｏｓｅｃｏｎｄ?ｌａｓｅｒ?ｄｉｒｅｃｔ?ｗｒｉｔｉｎｇ??此外，Ｒｙｋａｃｚｅｗｓｋｉ等人⑷利用光刻蚀娃片表面初步形成１０?ｊｉｍｘｌＯ?（ｉｍｘ５?ｊｉｍ的??阵列，然后再利用深反应离子蚀刻技术使其形成微米柱，再使用Ｐｉｒａｎｈａ溶液（Ｈ２Ｓ０４：??Ｈ２０２＝?４：１）清洗蚀刻的微柱，并使用沉积方法用十八烷基三氯硅烷对其进行功能化，??通过将其浸入Ｋｒｙｔｏｘ油浴中来实现润滑剂在纹理表面的浸渍，通过重力作用及氮气吹，??除去过量的油从而得到ＳＬＩＰＳ。该表面对于测试水滴具有良好的滑动性能，接触角滞??后仅为２．０±０．８°，其表面有优异的光滑性能，但是对于一些有机溶剂如乙醇，接触角??滞后却很高，达到５７．８土４．０°，不具备疏溶剂的性能，并且光刻蚀法技术要求较高，??不适用于大规模生产。??（２）聚合物凝胶溶胀法??Ｙａｏ等人［５］通过对全氟丙烯酸酯和全氟聚醚进行光固化可以得到凝胶弹性体，作??为
?北京化工大学硕士学位论文???ａ??？＾ＥＩ?？?Ｎａｔｉｏｎ?？?？Ａｍｉｎｅ?ｇｒｏｕｐｓ?＃?＊?ｓｕｌｆｏｎｉｃ?ａｃｉｄ?ｇｒｏｕｐｓ??ｂ??Ｃ§／?日?ｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ?ａｔｔｒａｃｔｉｏｎ??Ｐｒｏｔｏｎ?ｔｒａｎｓｆｅｒ?Ｈ??图１－５?（ａ）?ＢＰＥＩ和Ｎａｆｉｏｎ的ＬｂＬ组装和（ｂ）磺酸质子转移到胺基引起静电吸引的机理??Ｆｉｇｕｒｅ?１－５?（ａ）?ＬｂＬ?ａｓｓｅｍｂｌｙ?ｏｆ?ＢＰＥＩ?ａｎｄ?Ｎａｆｉｏｎ?ａｎｄ?ｂ）?Ｐｒｏｐｏｓｅｄ?ｍｅｃｈａｎｉｓｍ?ｏｆ?ｐｒｏｔｏｎ?ｔｒａｎｓｆｅｒ?ｆｒｏｍ??ｓｕｌｆｏｎｉｃ?ａｃｉｄ?ｔｏ?ａｍｉｎｅ?ｇｒｏｕｐ?ｒｅｓｕｌｔｉｎｇ?ｉｎ?ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ?ａｔｔｒａｃｔｉｏｎ??（４）沉积／涂覆法??电化学构建粗糙表面也被广泛应用于ＳＬＩＰＳ基材的制备。ＣｈａｒｐｅｎｔｉｅｒｌＭ采用电沉??积法在不锈钢基体上制备了微孔聚吡咯（ＰＰｙ）涂层。随后向多孔涂层中灌注低表面??能润滑剂（ＦＣ－７０和离子液体ＢＭＩｍ）来产生抵抗其他液体的光滑表面，该表面具有??优异的防污性能以及防垢沉积性能，碳酸钙沉积量减少了?１８倍。这些结垢试验表明，??在人工盐水中，液体注入表面的稳定性与污垢减少效率之间存在相关性，这种新型涂??料在处理矿物结垢方面具有巨大的潜力。Ａｉｚｅｎｂｅｒｇ等人使用先前报道的电沉积聚吡??咯（ＰＰｙ）方法［１１］，在Ａ１片的表面形成具有分层结构的聚吡咯层，然后使用１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，??２Ｈ－全氟辛基三氯硅烷对ＰＰｙ涂层的铝样品进行氟化改性，随后将全氟润滑剂??ＫｒｙｔｏｘｌＯＯ润滑油滴在表面，将样品竖直放置
【参考文献】：
期刊论文
[1]超滑表面（LIS/SLIPS）的设计与制备研究进展[J]. 吴德权,张达威,刘贝,李晓刚. 表面技术. 2019(01)
[2]灌注液体型光滑多孔表面制备及应用[J]. 韦存茜,严杰,唐浩,张庆华,詹晓力,陈丰秋. 化学进展. 2016(01)
[3]高内相乳液模板法多孔材料的研究进展[J]. 贾雪,孙争光,官成兰,朱杰. 胶体与聚合物. 2014(03)
博士论文
[1]乳液模板聚合法制备多孔聚合物整体材料的研究[D]. 王安妮.浙江大学 2015
本文编号：3231023
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１?ＳＬＩＰＳ稳定油膜的条件??Ｆｉｇｕｒｅ?１－１?Ｔｈｅ?ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ?ｏｆ?ｍａｉｎｔａｉｎｉｎｇ?ｌｕｂｒｉｃａｎｔ?ｆｉｌｍ?ｏｎ?ＳＬＩＰＳ??
?第一章绪论???油，咖啡，牛奶，蛋清和蛋黄，都可以轻松地从倾斜１０°的ＳＬＩＰＳ表面滑下，这表明??激光刻蚀出的基材所制备出的ＳＬＩＰＳ具有出色的阻液性能。即使ＳＬＩＰＳ遭受严重的物??理损坏，表面也可以快速自我修复再次获得光滑的性能，但是飞秒激光技术不具备普??遍性，限制了基材的制备，使得ＳＬＩＰＳ制备工艺复杂。??ａ（ｂ）?Ｕ，ｅｒ｜＿＞?（ｃ）??Ｔ??Ｆｌｕｏｒｍｅ?ｌａｙｅｒ??ｆ?ｍｉｌｌ??（ｄ）／?＾?Ｌｉｑｕｉｄ；—??———ｋ??图１－２飞秒激光制备基底材料构建ＳＬＩＰＳ示意图??Ｆｉｇｕｒｅ?１－２?Ｐｒｏｃｅｓｓ?ｏｆ?ｐｒｅｐａｒｉｎｇ?ａ?ＳＬＩＰＳ?ｂｙ?ｆｅｍｔｏｓｅｃｏｎｄ?ｌａｓｅｒ?ｄｉｒｅｃｔ?ｗｒｉｔｉｎｇ??此外，Ｒｙｋａｃｚｅｗｓｋｉ等人⑷利用光刻蚀娃片表面初步形成１０?ｊｉｍｘｌＯ?（ｉｍｘ５?ｊｉｍ的??阵列，然后再利用深反应离子蚀刻技术使其形成微米柱，再使用Ｐｉｒａｎｈａ溶液（Ｈ２Ｓ０４：??Ｈ２０２＝?４：１）清洗蚀刻的微柱，并使用沉积方法用十八烷基三氯硅烷对其进行功能化，??通过将其浸入Ｋｒｙｔｏｘ油浴中来实现润滑剂在纹理表面的浸渍，通过重力作用及氮气吹，??除去过量的油从而得到ＳＬＩＰＳ。该表面对于测试水滴具有良好的滑动性能，接触角滞??后仅为２．０±０．８°，其表面有优异的光滑性能，但是对于一些有机溶剂如乙醇，接触角??滞后却很高，达到５７．８土４．０°，不具备疏溶剂的性能，并且光刻蚀法技术要求较高，??不适用于大规模生产。??（２）聚合物凝胶溶胀法??Ｙａｏ等人［５］通过对全氟丙烯酸酯和全氟聚醚进行光固化可以得到凝胶弹性体，作??为
?北京化工大学硕士学位论文???ａ??？＾ＥＩ?？?Ｎａｔｉｏｎ?？?？Ａｍｉｎｅ?ｇｒｏｕｐｓ?＃?＊?ｓｕｌｆｏｎｉｃ?ａｃｉｄ?ｇｒｏｕｐｓ??ｂ??Ｃ§／?日?ｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ?ａｔｔｒａｃｔｉｏｎ??Ｐｒｏｔｏｎ?ｔｒａｎｓｆｅｒ?Ｈ??图１－５?（ａ）?ＢＰＥＩ和Ｎａｆｉｏｎ的ＬｂＬ组装和（ｂ）磺酸质子转移到胺基引起静电吸引的机理??Ｆｉｇｕｒｅ?１－５?（ａ）?ＬｂＬ?ａｓｓｅｍｂｌｙ?ｏｆ?ＢＰＥＩ?ａｎｄ?Ｎａｆｉｏｎ?ａｎｄ?ｂ）?Ｐｒｏｐｏｓｅｄ?ｍｅｃｈａｎｉｓｍ?ｏｆ?ｐｒｏｔｏｎ?ｔｒａｎｓｆｅｒ?ｆｒｏｍ??ｓｕｌｆｏｎｉｃ?ａｃｉｄ?ｔｏ?ａｍｉｎｅ?ｇｒｏｕｐ?ｒｅｓｕｌｔｉｎｇ?ｉｎ?ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ?ａｔｔｒａｃｔｉｏｎ??（４）沉积／涂覆法??电化学构建粗糙表面也被广泛应用于ＳＬＩＰＳ基材的制备。ＣｈａｒｐｅｎｔｉｅｒｌＭ采用电沉??积法在不锈钢基体上制备了微孔聚吡咯（ＰＰｙ）涂层。随后向多孔涂层中灌注低表面??能润滑剂（ＦＣ－７０和离子液体ＢＭＩｍ）来产生抵抗其他液体的光滑表面，该表面具有??优异的防污性能以及防垢沉积性能，碳酸钙沉积量减少了?１８倍。这些结垢试验表明，??在人工盐水中，液体注入表面的稳定性与污垢减少效率之间存在相关性，这种新型涂??料在处理矿物结垢方面具有巨大的潜力。Ａｉｚｅｎｂｅｒｇ等人使用先前报道的电沉积聚吡??咯（ＰＰｙ）方法［１１］，在Ａ１片的表面形成具有分层结构的聚吡咯层，然后使用１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，??２Ｈ－全氟辛基三氯硅烷对ＰＰｙ涂层的铝样品进行氟化改性，随后将全氟润滑剂??ＫｒｙｔｏｘｌＯＯ润滑油滴在表面，将样品竖直放置
【参考文献】：
期刊论文
[1]超滑表面（LIS/SLIPS）的设计与制备研究进展[J]. 吴德权,张达威,刘贝,李晓刚. 表面技术. 2019(01)
[2]灌注液体型光滑多孔表面制备及应用[J]. 韦存茜,严杰,唐浩,张庆华,詹晓力,陈丰秋. 化学进展. 2016(01)
[3]高内相乳液模板法多孔材料的研究进展[J]. 贾雪,孙争光,官成兰,朱杰. 胶体与聚合物. 2014(03)
博士论文
[1]乳液模板聚合法制备多孔聚合物整体材料的研究[D]. 王安妮.浙江大学 2015
本文编号：3231023
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