本文關(guān)鍵詞：有機(jī)、無(wú)機(jī)材料的超疏水功能化改性及應(yīng)用研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：在自然界中,有許多植物和昆蟲(chóng)具有超疏水性。眾所周知,荷葉的超疏水性又叫“荷葉效應(yīng)”。作為一種特殊的潤(rùn)濕性,超疏水表面通常被定義為與水的接觸角(CA)大于150°,滾動(dòng)角(SA)小于10°的表面。超疏水表面由于其特殊的性能受到了廣大研究者們的關(guān)注,例如防水性、自清潔性、抗腐蝕性和抗冰性,所以超疏水表面具有多種功能性應(yīng)用。油泄漏和工業(yè)上有機(jī)溶劑的排放已經(jīng)嚴(yán)重的造成了水污染,使生態(tài)系統(tǒng)中個(gè)各種生物受到威脅。對(duì)于油水混合物,在過(guò)去十年,具有特殊潤(rùn)濕性的材料被開(kāi)發(fā)用于油水混合物的分離。表面特殊潤(rùn)濕性是化學(xué)組成和表面形貌協(xié)同作用的結(jié)果,起到了對(duì)油水選擇性潤(rùn)濕的關(guān)鍵作用。據(jù)報(bào)道大多數(shù)的超疏水表面暴露于生活環(huán)境中時(shí)具有較差的耐久性,當(dāng)表面暴露于有機(jī)溶劑、海水和酸雨等惡劣環(huán)境中時(shí),它們的微米/亞微米級(jí)二元結(jié)構(gòu)和低表面能物質(zhì)層能很容易的被破壞。因此,尋找一種簡(jiǎn)單廉價(jià)的方法制備出良好穩(wěn)定性的超疏水表面仍存在重大的挑戰(zhàn)。同時(shí),研究超疏水表面在油水分離領(lǐng)域中的應(yīng)用也是十分有意義的。本論文中,我們通過(guò)構(gòu)筑粗糙結(jié)構(gòu)和降低表面能的兩步法,成功地制備出三種不同的超疏水表面。制備的超疏水表面擁有很好的超疏水性,當(dāng)超疏水表面暴露于各種腐蝕介質(zhì)中后,表面具有極好的穩(wěn)定性。另外,我們還研究了這三種超疏水表面在油水分離領(lǐng)域中的應(yīng)用。(1)耐蝕性自清潔超疏水表面的研究。通過(guò)簡(jiǎn)單的溶液浸泡法在木材上制備了超疏水表面。為了更加深入的研究粘結(jié)機(jī)制對(duì)超疏水表面穩(wěn)定性的影響,用月桂醛和月桂酸改性降低木材表面能。制得的兩種超疏水木材(SW1和SW2)表面與水的接觸角達(dá)到了160°和154°。將兩種超疏水木材暴露于各種酸堿腐蝕溶液、有機(jī)溶劑和模擬海水中后,化學(xué)鍵合的SW1比SW2擁有更好的超疏水性和化學(xué)穩(wěn)定性。此外,SW1具有出色的環(huán)境適應(yīng)性,如耐酸雨腐蝕、好的耐水性和高的自清潔性能。這種方法在延長(zhǎng)木質(zhì)產(chǎn)品在生活中的使用壽命具有很大的潛在前景。同時(shí),這種方法也能應(yīng)用到棉紡織或?yàn)V紙基體上,制得的超疏水棉織物和超疏水濾紙可用于油水分離,表現(xiàn)出了良好的分離效率和循環(huán)使用性。(2)高穩(wěn)定性超疏水介孔二氧化硅的制備及其應(yīng)用研究。通過(guò)簡(jiǎn)單的方法利用TEOS、APTES和VTEO作為前驅(qū)物,成功的制備出了超疏水介孔二氧化硅納米球(SMS1和SMS2)。當(dāng)超疏水介孔二氧化硅在各種酸堿腐蝕溶液和有機(jī)溶劑中處理之后,其表面的接觸角仍然大于160°,表現(xiàn)出了極好的穩(wěn)定性。此外,我們利用介孔二氧化硅(MS1)和月桂醛成功的在棉織物上制備出了超疏水表面,環(huán)氧樹(shù)脂作為MS1和棉織物的粘結(jié)劑,賦予了極好的表面附著力,表面的接觸角為155°。當(dāng)超疏水棉織物暴露于各種pH腐蝕溶液和室內(nèi)常見(jiàn)液滴中時(shí),仍然表現(xiàn)出了很好的穩(wěn)定性和抗污性。最后探索了該超疏水棉織物在油水分離中的應(yīng)用,分離效率高達(dá)98.6%,說(shuō)明該表面具有優(yōu)秀的油水分離能力。(3)高效油水分離的耐蝕性超疏水泡沫鎳的制備研究。通過(guò)簡(jiǎn)單的溶液浸泡法成功的在泡沫鎳上制備出了超親油超疏水表面。利用多巴胺沉積在泡沫鎳表面構(gòu)筑多層次結(jié)構(gòu),最后利用十八胺進(jìn)行低表面能修飾,表面的接觸角為155°。將制備的超親油超疏水泡沫鎳暴露于各種腐蝕介質(zhì)后,仍然表面處良好的超疏水性和穩(wěn)定性。此外,由于超親油超疏水泡沫鎳表面特殊的潤(rùn)濕性能和較大的孔結(jié)構(gòu),將其用于油水分離時(shí),表現(xiàn)出了極高的分離效率和分離通量,且可以連續(xù)的分離油水混合物。
【關(guān)鍵詞】：超疏水 腐蝕 穩(wěn)定性 油水分離
【學(xué)位授予單位】：西南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TB306
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-10
• 第1章 緒論10-32
• 1.1 超疏水表面簡(jiǎn)介10-23
• 1.2 超疏水表面的性質(zhì)23-27
• 1.3 超疏水表面的研究現(xiàn)狀及應(yīng)用27
• 1.4 本課題研究目的及內(nèi)容27-28
• 參考文獻(xiàn)28-32
• 第2章 實(shí)驗(yàn)材料、測(cè)試方法及技術(shù)路線32-36
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料32-33
• 2.2 實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備33
• 2.3 測(cè)試方法33-34
• 2.4 實(shí)驗(yàn)技術(shù)路線34-36
• 第3章 耐蝕性自清潔超疏水木材表面的研究36-52
• 3.1 前言36-37
• 3.2 實(shí)驗(yàn)37-39
• 3.3 結(jié)果與討論39-49
• 3.4 結(jié)論49
• 參考文獻(xiàn)49-52
• 第4章 高穩(wěn)定性超疏水介孔二氧化硅的制備及其應(yīng)用研究52-68
• 4.1 前言52-53
• 4.2 實(shí)驗(yàn)53-55
• 4.3 結(jié)果與討論55-63
• 4.4 結(jié)論63-64
• 參考文獻(xiàn)64-68
• 第5章 高效油水分離的耐蝕性超疏水泡沫鎳的制備研究68-77
• 5.1 前言68-69
• 5.2 實(shí)驗(yàn)69-70
• 5.3 結(jié)果與討論70-74
• 5.4 結(jié)論74-75
• 參考文獻(xiàn)75-77
• 第6章 結(jié)論與展望77-79
• 6.1 結(jié)論77
• 6.2 展望77-79
• 致謝79-80
• 作者研究生期間發(fā)表論文80

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