功能導(dǎo)向的特殊潤濕性表面的制備及其性能研究.pdf

1、具有特殊潤濕性能的界面材料自出現(xiàn)以來便引起了人們的廣泛關(guān)注，這類材料在表面自清潔、油的吸附與油水分離，生物醫(yī)學(xué)、儲能電池和傳感器等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。將材料表面四種特殊的油水潤濕性能進(jìn)行多元組合，可以得到大量具有高級功能的新型材料，本文以功能為導(dǎo)向，圍繞材料的潤濕性這一主題，分別從三個不同的方面采用不同方法制備了具有特殊潤濕性能的膜和涂層材料，并實(shí)現(xiàn)了初步應(yīng)用，主要內(nèi)容如下:
　　首先，采用相反轉(zhuǎn)的方法以飽和氯化鈉溶液為凝固浴制備

2、了丙烯酸接枝的超親水疏油聚偏氟乙烯膜，通過調(diào)節(jié)致孔劑聚乙烯吡咯烷酮的用量來調(diào)控膜的結(jié)構(gòu)。實(shí)驗結(jié)果表明:具有超親水疏油特性的PVDF-g-PAA膜不僅可以分離普通的油水混合物，還可以高效地分離油水乳化液，且膜可重復(fù)使用;加入致孔劑PVP可以改善膜的通量和穩(wěn)定性，當(dāng)PVP含量為5％時膜擁有最優(yōu)的性能，此時將膜應(yīng)用于普通油水混合物的分離，其分離率在98％以上;用于油水乳化液的分離，經(jīng)數(shù)次分離后其分離率仍可以達(dá)到91％，且通量可以維持在444

3、L·m-2·h-1以上。
　　其次，通過簡單的液相混合法將不同粒徑二氧化硅顆?；旌希冒彼龃呋瘎?，將低表面能物質(zhì)修飾到二氧化硅顆粒的表面，在透明基底上制備出了兼具超疏水性和透明性的涂層。當(dāng)不同粒徑二氧化硅的質(zhì)量比是5∶1時所形成的涂層具備較好的微-納復(fù)合結(jié)構(gòu)，得到的涂層表現(xiàn)出優(yōu)異的超疏水性能，接觸角達(dá)到150°以上，滾動角小于5°。通過控制二氧化硅分散液的總濃度，可以獲得高透明度的超疏水玻璃。通過采用膠粘劑的方法提高超疏水層與玻

4、璃基底的粘附力，獲得了較牢固的超疏水涂層，即使用大量水沖洗和手指刮涂，玻璃仍然具有超疏水性能。同時該涂層也可以涂覆在其他類型的基底上，如濾紙、棉花及無紡布等。
　　最后，以30nm二氧化硅與200nm二氧化硅顆粒為主體，以聚二甲基二烯丙基氯化銨和全氟辛酸鈉為低表面能修飾物質(zhì)，制備多粒徑二氧化硅水分散液，然后將其噴涂在不銹鋼網(wǎng)上，得到具有特殊潤濕性能的不銹鋼網(wǎng)。實(shí)驗結(jié)果表明:當(dāng)分散液中只有30nm的二氧化硅顆粒時，得到的涂層是超親水

5、疏油涂層;隨著分散液中200nm二氧化硅顆粒的逐漸增加，涂層的疏水性能和疏油性能和都逐漸增加，當(dāng)分散液中粒徑為30nm的二氧化硅顆粒和粒徑為200nm的質(zhì)量比達(dá)到1∶1時，涂層的水接觸角為153°，油接觸角為158°，此時涂層表現(xiàn)出超雙疏特性;隨著200nm的二氧化硅顆粒的比例進(jìn)一步增加，涂層的疏水疏油性能均有所下降;當(dāng)分散液中只有200nm的二氧化硅顆粒時，此時涂層的水的接觸角為134°，油的接觸角為104°，涂層表現(xiàn)出疏水疏油的特性