特殊浸润性涤纶纺织品的制备及其在雾水收集中的应用
发布时间：2021-10-09 07:07
纺织品发展的过程是人类社会发展的缩影,当今人类社会发展得越来越快,对纺织品的需求不仅仅局限在最开始人类社会发展所要求的保暖、外观、舒适度等方面,对纺织品的多功能性应用方面,提高产品附加值等提出了更高的要求。纺织品的特殊浸润性研究,包括超疏水性和超亲水性,对功能纺织品在自清洁,防水拒油,吸湿快干,油水分离等方面应用有着重大意义。受沙漠甲虫的启发,利用纺织织造工艺制备特殊浸润性涤纶纺织品,构建简易雾气收集装置,实现其在缺水或严重缺水地区的雾水收集效率,有效解决淡水供应不足,满足特定地区人类对淡水资源的需求。本文从制备工艺开始探讨,首先利用聚二甲基硅氧烷（PDMS）和ZnO纳米颗粒为主体,制备了一种超疏水（SHB）整理液。当涤纶纺织品在超疏水整理液中浸涂处理后,具有极佳的超疏水性能（接触角为155.7°）和服用性能（包括耐摩擦性能,耐水洗性能以及自清洁性能）。此外,通过用传统的纺织工艺对亲水和疏水涤纶丝进行织造,经向为超疏水涤纶丝,纬向采用亲疏水涤纶丝交替,从而织造出类沙漠甲虫背部凹凸结构的亲疏水复合涤纶纺织品。为提高亲疏水复合涤纶纺织品表面的冷凝性能,采用一步湿化学法在织物表面沉积了铜颗粒...
【文章来源】：苏州大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１液滴在固体材料表面的浸润模型
第一章绪论?特殊浸润１４潘纶纺织品的制备及其在雾水收集中的应用??图１－２自然界中的特殊浸润性以及他们的微观结构Ｍ，２Ｗ？Ｉ。??（ａ，ｅ）荷叶，（ｂ，ｆ）水稻叶，（ｃ，ｇ）蚊子复眼，（ｄ，ｈ）水黾。??１．４特殊浸润性材料在雾水收集中的应用??由于全球气候变化、人口快速増长和日益严重的水污染，全世界数十亿人面??临着严峻的缺乏可用水资源的问题。为了满足需求，人们付出了很多努力来收集??淡水。目前，海水淡化是最常见的方法，因为地球上近９７％的水是海洋中的盐水。??目前，世界上有超过１８０００个海水淡化设施，为３亿多人提供足够的淡水，在许??多国家，海水淡化被认为是获得淡水的一种可行方法。然而，海水淡化过程需要??大量的能源和高昂的运营成本，这本身就造成了环境和社会问题。此外，由于海??水淡化厂普遍分布在沿海地区，远离大海的内陆地区难以应用海水淡化这项技术。??在缺乏淡水资源的地方，从潮湿的空气或雾中收集水是解决水资源缺乏的一个简??单办法。雾水收集即从空气中捕获水蒸气或雾气，已被应用于多雾地区，并提供??大量淡水。虽然雾水收集由于省时省力，长期以来一直被认为是一种可持续和低??成本的选择，但由于这种方法效率不高，这在很大程度上限制了它在现实生活中??的应用。最近，人们受到具有超强集水能力的生物的启发，利用仿生方法，进行??了广泛的尝试，以提高雾气的收集效率，例如模仿蜘蛛丝和仙人掌刺的独特结构??特征的策略。基于纳米比亚沙漠甲虫的特殊浸润性图案表面也被证明可以有效地??促进水的收集。这些研究表明，由于形态或化学成分的不同而引起的表面能梯度??的拉普拉斯压力的不同，促进微小凝聚液滴的凝聚和快速运输，这对高效集水装??６
特殊浸润性涤纶纺织品的制备及其在雾水收集中的应用?第一章绪论??■＾ｒ调??Ｂ二靈■鐘??图１－３自然界中能够收集雾水的生物及微观结构Ｉ１２，１７，１９，６２】。??（ａ，?ｅ）蜘蛛丝及其微观结构，（ｂ，ｆ）仙人掌及其微观结构，（ｃ，ｇ）猪笼草及其微观结构，??（ｄ，?ｈ?）纳米比亚沙漠甲虫及其微观结构。??１．４．２雾水收集的方法??受到自然界中的蜘蛛丝，仙人掌的尖刺，猪笼草叶子，以及纳米比亚沙漠甲??虫等的启发，为了实现持续且高效的雾水收集，雾水收集装置必须满足以下三个??要点：１．表面具有较好的冷凝性能，２．表面能够将雾水凝聚成雾滴，３．表面能??够实现液滴输送。??受此启发，科学家们设计并制造了许多雾水收集装置［６９—９５］。同时，纳米比亚??沙漠甲虫的结构相对于其它几种生物来说相对简单，模仿起来也更加容易，只需??要在材料表面进行改性，而对材料的物理结构没有太大要求，不需要额外再对材??料物理结构进行二次处理，因此大多数关于雾水收集装置的研宄都是模仿纳米比??亚沙漠甲虫的背部结构。下面将详细阐述这些以纳米比亚沙漠甲虫背部亲疏水复??合结构中获得灵感的雾水收集的方法。??（１）掩模版法??掩模版法，即在材料表面构建一层亲水或疏水表面，然后用掩模版盖在材料??表面，用紫外光或者喷涂的方法，改变部分区域的浸润性，从而形成了一种类似??于纳米比亚沙漠甲虫背壳的亲疏水复合雾水收集结构。这种方法简单有效，被广??９??
【参考文献】：
期刊论文
[1]Preparation of porous adsorbent via Pickering emulsion template for water treatment: A review[J]. Yongfeng Zhu,Wenbo Wang,Hui Yu,Aiqin Wang. Journal of Environmental Sciences. 2020(02)
[2]木聚糖改性类荷叶纳米结构超疏水竹材尺寸稳定性研究[J]. 汤玉训,王发鹏,黄建颖,袁华,庞久寅,林鹏,毛鹏峰,苏连锋,金赵敏,金满洁,李霞,朱俊,范红伟. 世界竹藤通讯. 2019(05)
[3]基于PVDF/硅藻土的复合超疏水涂层[J]. 蒋遇龙,黄学宏. 广州化工. 2019(16)
[4]仿生超疏水材料在寒区土石坝防渗的应用前景与展望[J]. 李治军,董智,陈末,卢松. 水利科学与寒区工程. 2019(04)
[5]高稳定性超疏水材料研究进展[J]. 何金梅,何姣,袁明娟,薛萌辉,刘向荣,屈孟男. 化工进展. 2019(07)
[6]荷叶疏水机理与仿乳突固体颗粒在超疏水涂层中的应用研究进展[J]. 张拓,阮军. 涂料工业. 2019(07)
[7]适合织物用二氧化硅超疏水溶胶的制备及表征[J]. 刘涛,张继朋,董文英,张卫红. 广州化工. 2017(22)
[8]基于仿生技术纺织品超疏水改性研究进展[J]. 付少海,关玉,李敏,张丽平,王春霞. 服装学报. 2016(01)
[9]微纳结构超疏水表面的湍流减阻机理研究[J]. 卢思,姚朝晖,郝鹏飞,傅承诵. 力学与实践. 2013(04)
[10]仿生水下超疏油表面[J]. 薛众鑫,江雷. 高分子学报. 2012(10)
本文编号：3425882
【文章来源】：苏州大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１液滴在固体材料表面的浸润模型
第一章绪论?特殊浸润１４潘纶纺织品的制备及其在雾水收集中的应用??图１－２自然界中的特殊浸润性以及他们的微观结构Ｍ，２Ｗ？Ｉ。??（ａ，ｅ）荷叶，（ｂ，ｆ）水稻叶，（ｃ，ｇ）蚊子复眼，（ｄ，ｈ）水黾。??１．４特殊浸润性材料在雾水收集中的应用??由于全球气候变化、人口快速増长和日益严重的水污染，全世界数十亿人面??临着严峻的缺乏可用水资源的问题。为了满足需求，人们付出了很多努力来收集??淡水。目前，海水淡化是最常见的方法，因为地球上近９７％的水是海洋中的盐水。??目前，世界上有超过１８０００个海水淡化设施，为３亿多人提供足够的淡水，在许??多国家，海水淡化被认为是获得淡水的一种可行方法。然而，海水淡化过程需要??大量的能源和高昂的运营成本，这本身就造成了环境和社会问题。此外，由于海??水淡化厂普遍分布在沿海地区，远离大海的内陆地区难以应用海水淡化这项技术。??在缺乏淡水资源的地方，从潮湿的空气或雾中收集水是解决水资源缺乏的一个简??单办法。雾水收集即从空气中捕获水蒸气或雾气，已被应用于多雾地区，并提供??大量淡水。虽然雾水收集由于省时省力，长期以来一直被认为是一种可持续和低??成本的选择，但由于这种方法效率不高，这在很大程度上限制了它在现实生活中??的应用。最近，人们受到具有超强集水能力的生物的启发，利用仿生方法，进行??了广泛的尝试，以提高雾气的收集效率，例如模仿蜘蛛丝和仙人掌刺的独特结构??特征的策略。基于纳米比亚沙漠甲虫的特殊浸润性图案表面也被证明可以有效地??促进水的收集。这些研究表明，由于形态或化学成分的不同而引起的表面能梯度??的拉普拉斯压力的不同，促进微小凝聚液滴的凝聚和快速运输，这对高效集水装??６
特殊浸润性涤纶纺织品的制备及其在雾水收集中的应用?第一章绪论??■＾ｒ调??Ｂ二靈■鐘??图１－３自然界中能够收集雾水的生物及微观结构Ｉ１２，１７，１９，６２】。??（ａ，?ｅ）蜘蛛丝及其微观结构，（ｂ，ｆ）仙人掌及其微观结构，（ｃ，ｇ）猪笼草及其微观结构，??（ｄ，?ｈ?）纳米比亚沙漠甲虫及其微观结构。??１．４．２雾水收集的方法??受到自然界中的蜘蛛丝，仙人掌的尖刺，猪笼草叶子，以及纳米比亚沙漠甲??虫等的启发，为了实现持续且高效的雾水收集，雾水收集装置必须满足以下三个??要点：１．表面具有较好的冷凝性能，２．表面能够将雾水凝聚成雾滴，３．表面能??够实现液滴输送。??受此启发，科学家们设计并制造了许多雾水收集装置［６９—９５］。同时，纳米比亚??沙漠甲虫的结构相对于其它几种生物来说相对简单，模仿起来也更加容易，只需??要在材料表面进行改性，而对材料的物理结构没有太大要求，不需要额外再对材??料物理结构进行二次处理，因此大多数关于雾水收集装置的研宄都是模仿纳米比??亚沙漠甲虫的背部结构。下面将详细阐述这些以纳米比亚沙漠甲虫背部亲疏水复??合结构中获得灵感的雾水收集的方法。??（１）掩模版法??掩模版法，即在材料表面构建一层亲水或疏水表面，然后用掩模版盖在材料??表面，用紫外光或者喷涂的方法，改变部分区域的浸润性，从而形成了一种类似??于纳米比亚沙漠甲虫背壳的亲疏水复合雾水收集结构。这种方法简单有效，被广??９??
【参考文献】：
期刊论文
[1]Preparation of porous adsorbent via Pickering emulsion template for water treatment: A review[J]. Yongfeng Zhu,Wenbo Wang,Hui Yu,Aiqin Wang. Journal of Environmental Sciences. 2020(02)
[2]木聚糖改性类荷叶纳米结构超疏水竹材尺寸稳定性研究[J]. 汤玉训,王发鹏,黄建颖,袁华,庞久寅,林鹏,毛鹏峰,苏连锋,金赵敏,金满洁,李霞,朱俊,范红伟. 世界竹藤通讯. 2019(05)
[3]基于PVDF/硅藻土的复合超疏水涂层[J]. 蒋遇龙,黄学宏. 广州化工. 2019(16)
[4]仿生超疏水材料在寒区土石坝防渗的应用前景与展望[J]. 李治军,董智,陈末,卢松. 水利科学与寒区工程. 2019(04)
[5]高稳定性超疏水材料研究进展[J]. 何金梅,何姣,袁明娟,薛萌辉,刘向荣,屈孟男. 化工进展. 2019(07)
[6]荷叶疏水机理与仿乳突固体颗粒在超疏水涂层中的应用研究进展[J]. 张拓,阮军. 涂料工业. 2019(07)
[7]适合织物用二氧化硅超疏水溶胶的制备及表征[J]. 刘涛,张继朋,董文英,张卫红. 广州化工. 2017(22)
[8]基于仿生技术纺织品超疏水改性研究进展[J]. 付少海,关玉,李敏,张丽平,王春霞. 服装学报. 2016(01)
[9]微纳结构超疏水表面的湍流减阻机理研究[J]. 卢思,姚朝晖,郝鹏飞,傅承诵. 力学与实践. 2013(04)
[10]仿生水下超疏油表面[J]. 薛众鑫,江雷. 高分子学报. 2012(10)
本文编号：3425882
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