具有特殊潤濕性的殼聚糖基海綿的制備及其應(yīng)用研究.pdf

1、表面潤濕性是固體表面的重要特性之一，具有重要的研究價(jià)值和應(yīng)用前景。特殊潤濕性的界面材料，如超疏水-超親油、超親水-超疏油、不對稱潤濕性以及刺激響應(yīng)性等特殊潤濕性表面，在油水分離、生物傳感器、微流體傳輸、智能開關(guān)以及生物醫(yī)藥等眾多領(lǐng)域具有重要的潛在應(yīng)用價(jià)值，吸引了科學(xué)工作者的廣泛關(guān)注，成為近年來研究的熱點(diǎn)。其表面潤濕性由材料表面的化學(xué)組成和微觀結(jié)構(gòu)共同決定，因此，尋求一種簡便的方法或工藝改變材料的表面化學(xué)組成和微觀結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)其特殊潤濕性具有

2、重要的研究意義。本文主要選取原料來源豐富且可生物自降解的天然有機(jī)材料殼聚糖作為原料，通過簡單的合成方法以及表面改性方法獲得具有不同特殊潤濕性的殼聚糖基海綿材料，研究改性前后海綿表面潤濕性的變化以及特殊潤濕性的產(chǎn)生與表面組分的關(guān)系，并對其應(yīng)用性能進(jìn)行研究。具體工作如下：
　　1.采用真空冷凍干燥法制備得到了具有三維多孔結(jié)構(gòu)的彈性殼聚糖基海綿，通過低表面能物質(zhì)正十八硫醇進(jìn)行表面修飾使海綿由超親水-超親油轉(zhuǎn)變?yōu)槌杷?超親油。研究了交聯(lián)

3、劑的用量對海綿溶脹性、多孔性和力學(xué)性能的影響。研究了超疏水-超親油彈性殼聚糖海綿的吸油性能及循環(huán)再生性能。結(jié)果表明，適度的交聯(lián)有利于材料多孔性及力學(xué)性能的提高，彈性海綿的最大吸油容量可達(dá)到自身重量的60倍，對水包油型乳液具有較好的去除能力，并且材料可多次循環(huán)使用，具有較好的循環(huán)使用性能。
　　2.選取商品化的三聚氰胺泡沫為底材，采用浸凃法制備得到了超親水-疏油性Fe3O4/殼聚糖/三聚氰胺磁性海綿。通過衰減全反射傅里葉紅外光譜(F

4、TIR-ATR)和X射線光電子能譜(XPS)對海綿表面組成進(jìn)行分析，研究海綿特殊潤濕性的形成機(jī)理。另外，研究了該磁性海綿對油水混合物的選擇性吸附能力和油水分離性能。結(jié)果表明，當(dāng)水接觸表面時(shí)，水分子誘導(dǎo)的重排以及微結(jié)構(gòu)引起的三維毛細(xì)作用使得海綿表現(xiàn)出親水性，當(dāng)非極性的油類化合物接觸海綿表面時(shí)，含氟組分在表面占據(jù)主導(dǎo)地位是導(dǎo)致表面疏油的主要原因。該海綿可快速把油中水類污染物選擇性吸附，并具有較好的油水分離性能。
　　3.以殼聚糖和淀粉

5、作為原料，采用真空冷凍干燥法制備得到了具有三維多孔結(jié)構(gòu)的殼聚糖/淀粉復(fù)合海綿，通過低表面能物質(zhì)硬脂酸進(jìn)行表面修飾使海綿由兩面超親水轉(zhuǎn)變?yōu)橐幻媸杷幻嬗H水的不對稱潤濕性海綿。研究了淀粉的加入量對海綿不對稱潤濕性的影響。測試了不對稱潤濕性海綿對細(xì)菌的滲透性及粘附性。結(jié)果表明，淀粉的加入有利于不對稱潤濕性的形成，且隨著淀粉量的增加海綿親水面的吸水速率增加。細(xì)菌實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該海綿疏水的一面對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌均具有抗?jié)B透性和抗粘附性，具有