超疏水表面的制備及其對不同表面張力液體選擇性分離的研究.pdf

1、潤濕性是固體表面的重要特性之一，其應用十分廣泛，如機械的潤滑、摩擦、織物的印染、涂料的涂裝等等，都與潤濕性有著密切的關系。超疏水性表面是指水的接觸角大于150°、滾落角小于10o的表面，由于它具有許多獨特的表面性能，在自清潔材料、微流體、和減阻涂層等很多領域具有潛在的應用價值，因此在基礎研究和實際應用中都受到了越來越密切的關注。表面自由能和表面幾何結構是材料表面潤濕性的兩個決定性的影響因素，因此研究人員據(jù)這此設計出制備超疏水表面的途徑：

2、一是在疏水材料表面構建微/納米粗糙結構；二是在粗糙表面上修飾低表面能的物質(zhì)。然而目前的絕大部分制備超疏水的方法只能用來在實驗室制備，同時其工藝過程較為復雜繁瑣、工藝成本較高，制備的超疏水表面機械強度較低，難以實現(xiàn)規(guī)?；苽浜蛯嶋H應用。因此開發(fā)超疏水表面規(guī)?；苽浼夹g成為其實際應用的關鍵環(huán)節(jié)。此外，由于很多有機溶劑的表面張力遠遠小于水，因此目前制備的很多超疏水表面具有親油的性質(zhì)，這為人們利用超疏水親油表面分離表面張力不同的液體提供了可能性

3、，現(xiàn)在已有一些超疏水濾網(wǎng)用于油水分離的報道，但超疏水多孔材料對于不同表面張力液體的吸附和分離，尤其是對混溶液體進行分離的應用研究較少，還缺少油水分離效率和不同表面張力的混溶體系分離的系統(tǒng)研究。本文開發(fā)了兩種可規(guī)?；苽涑杷砻娴姆椒?，一種方法是利用工業(yè)原料聚苯硫醚微粉和疏水性二氧化硅納米粉末，采用噴涂‐固化法在瓷磚表面制備疏水復合涂層，另一種方法是利用浸涂成膜法在濾紙/濾網(wǎng)的表面修飾了復合涂層，使濾紙/濾網(wǎng)具有超疏水親油的特性。研究了

4、制備條件與表面潤濕性的關系和規(guī)律，并探索了其應用于分離不同表面張力液體的可行性。主要研究內(nèi)容和結論如下：？1.利用噴涂-固化法在瓷磚表面制備了聚苯硫醚-疏水性二氧化硅納米超疏水復合涂層，研究了熱處理溫度和和原料配比對涂層表面潤濕性能的影響，在熱處理溫度280℃、疏水性二氧化硅與聚苯硫醚質(zhì)量比為1：1的條件下，制得的復合涂層表面水接觸角大于150°，滾落角小于4°，該涂層對pH值1~14的水溶液都具有超疏性，并且具有良好的耐刮傷性和自清潔

5、效應，有望應用于防玷污領域。2.采用浸涂成膜法處理濾紙，獲得了超疏水親油特性，系統(tǒng)研究了涂層的制備條件對涂層表面結構和潤濕性的影響，并將這種特殊潤濕性濾紙應用于從水中分離低表面張力的液體。所制備的超疏水濾紙不但可以選擇性地去除水面上漂浮的油，而且可以選擇性地吸附乳液中乳化的油滴。超疏水濾紙對辛烷、柴油等非極性溶劑具有很強的吸附能力，吸附量可達到達2-3.4g/g。由于選擇透過性，超疏水濾紙用于油水分離，具有96%~98%的油水分離效率，

6、并且可以降低油中的水含量。此外，該超疏水濾紙還可以用來部分吸取乙醇-水混溶體系和異丙醇-水混溶體系中的低表面張力液體乙醇和異丙醇。所制備的超疏水濾紙具有可重復使用性和穩(wěn)定性，使其在除油污、油水分離和油提純領域具有應用前景。3.利用浸涂成膜方法制備了超疏水不銹鋼濾網(wǎng)，在熱處理溫度60℃、疏水性二氧化硅與聚苯硫醚質(zhì)量比為1：1的條件下，制得的濾網(wǎng)具有超疏水和親油特性，水的接觸角可以達到154°，滾落角僅有5°，而柴油在其表面可完全鋪展。該濾