有機(jī)、無機(jī)材料的超疏水功能化改性及應(yīng)用研究.pdf

1、在自然界中，有許多植物和昆蟲具有超疏水性。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，在過去十年，具有特殊

2、潤濕性的材料被開發(fā)用于油水混合物的分離。表面特殊潤濕性是化學(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。

3、
　　本論文中，我們通過構(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。
　?。?）耐蝕性自清潔超疏水表面的研究。通過簡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

4、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

5、和循環(huán)使用性。
　?。?）高穩(wěn)定性超疏水介孔二氧化硅的制備及其應(yīng)用研究。通過簡單的方法利用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)氧樹脂作為MS1和棉織物的粘結(jié)劑，賦予了極好

6、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。通過簡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