利用聚氯乙烯（PVC）及疏水性氣相納米SiO2顆粒建立了一種簡易、快速的超疏水納米海綿材料的制備方法,并在開展超疏水納米海綿材料的表面基團分析（IR）、疏水性能測定、表面形貌（SEM）觀察的基礎上,探究其吸附性能及循環(huán)使用性能。為驗證超疏水納米海綿材料的工業(yè)應用性能,采用實驗室搭載回收設備,對比考察了負載超疏水納米海綿/未改性海綿/商用金屬盤片對間二甲苯的回收性能。結果表明:改性后超疏水納米海綿材料表面負載涂層整體均勻完整,涂層上接枝的納米顆粒穩(wěn)定致密,且表面粗糙度有明顯提高。IR譜圖中新增有O—Si—O的特征峰,充分證明疏水性SiO2顆粒已負載在材料表面,使其表面疏水角可達150°,具有超疏水親油特性。改性海綿材料間二甲苯吸附容量可達41.45g/g,且在循環(huán)500次后吸附容量仍能達到其初始值的93%,負載該海綿的回收設備則具有良好間二甲苯回收速率（152.83L/h）及效率（99%）,運行58h后仍保持良好間二甲苯回收性能。 

【文章來源】：化工進展. 2020,39(10)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

二甲苯回收設備示意圖

圖2所示為聚氯乙烯及疏水性氣相二氧化硅膜接枝納米海綿材料表面前后的紅外光譜圖，其中圖2(a)所示的是接枝前的基體海綿材料，圖2(b)所示的是接枝PVC及Si O2后的海綿材料。從圖2(a)中可見，含有大量海綿基體三聚氰胺的特征峰，其中3354cm-1處為N—H鍵伸縮振動峰[11],1487cm-1處為C==N特征吸收峰，812cm-1、1341cm-1處為三嗪環(huán)彎曲振動峰[12-14]。此外，1547cm-1處為—OH伸縮振動峰，1126cm-1、1033cm-1處為C—O—C基團伸縮振動峰，說明海綿基材中酯基的存在。同基材海綿的IR譜線相比，接枝后材料表面的IR譜線在812cm-1、1341cm-1、1487cm-1處的海綿骨架特征峰譜面積明顯減小，這說明PVC膜涂層已包覆在海綿材料表面[15]。1547cm-1處羥基譜峰的明顯下降，這說明材料表面疏水性可能有一定程度提高。此外在1082cm-1處新增有O—Si—O的特征峰，這充分證明疏水性SiO2顆粒已負載在材料表面[16]。超疏水表面材料的制備機理在于降低材料的表面能，通常通過兩種方法制備：一是通過引入疏水材料，改變表面粗糙度；二是通過表面修飾疏水性基團，降低表面能[17-18]。聚氯乙烯薄膜負載在海綿材料表面，形成致密的疏水涂層網(wǎng)絡�！狽H2與PVC涂層表面—Cl基發(fā)生親核取代反應，另一端烷氧基水解形成硅醇，同Si O2表面—OH縮合，從而將Si O2納米顆粒牢固與PVC涂層結合，均勻分散在海綿材料表面。因此，海綿材料表面可同時具有粗糙表面形態(tài)和疏水基團，以實現(xiàn)超疏水性[19-20]。

為驗證超疏水納米海綿實際應用性能，在實驗室搭載間二甲苯回收設備，對比考察負載超疏水納米海綿/未改性海綿/商用金屬盤片回收設備對于間二甲苯的回收性能，結果見圖6及表1。由圖6可知，隨著設備轉速增加，液體回收速率明顯提高。負載超疏水納米海綿回收設備的間二甲苯回收速率（152.83L/h）明顯高于未改性海綿的回收設備（85.49L/h）及負載金屬盤片（7.48L/h），且總液體回收量與回收間二甲苯量基本相同，回收效率近100%。圖4 改性前后海綿材料SEM圖

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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