磁控溅射制备聚四氟乙烯低温超疏水薄膜

针对输电线路工程中绝缘子的低温防结冰要求,采用磁控溅射技术在玻璃基底上制备聚四氟乙烯低温超疏水薄膜,研究了溅射制备工艺参数对薄膜超疏水性能的影响,并探究了薄膜的低温超疏水性能。利用水接触角测量仪,扫描电子显微镜以及表面轮廓仪分别对薄膜表面的润湿性能、表面形貌、膜厚以及粗糙度进行表征。结果表明,用磁控溅射工艺制备的聚四氟乙烯薄膜具有优异的疏水性能,其表面的最大静态水接触角可达170°±3°,并在低温下能够保持其超疏水的性能。     

Al2O3微滤膜的超疏水改性研究

采用多层自组装技术在Al₂O₃微滤膜表面制备TiO₂纳米涂层, 并利用1H,1H,2H,2H-全氟辛基乙基三乙氧基硅烷(PFDS)对其表面进行氟化处理, 获得超疏水改性膜。通过X射线衍射仪, 傅立叶变换红外光谱仪, 原子力显微镜, 水接触角测试仪和扫描电子显微镜对改性膜进行表征。分析了TiO₂纳米涂层的晶型结构, 探讨了TiO₂沉积时间与改性膜表面粗糙度和疏水性之间的关系, 研究了PFDS改性次数对膜表面形貌和疏水性能的影响规律。结果表明: 在600℃退火1 h后, 获得锐钛矿结构的TiO₂纳米涂层。随TiO₂沉积时间的延长, 膜表面粗糙度增大, 水滴在膜表面的接触由Wenzel状态转变为Cassie状态; 当TiO₂沉积时间为50?min, PFDS改性3次时, 获得理想的微纳米二级超疏水表面形貌, 水接触角达到174.5°。     

复合SiO2粒子涂膜表面的超疏水性研究

采用溶胶-凝胶法制备不同粒径和形状的SiO2粒子,并利用氟硅氧烷的表面自组装功能制备了具有仿生类"荷叶效应"的超疏水涂膜.通过原子力显微镜、扫描电镜和水接触角的测试对膜结构及性能进行了表征,探讨了SiO2粒子的粒径和形状对材料微观结构,表面粗糙度和疏水性能的关系.结果表明,含单一粒径涂膜表面水接触角符合Wenzel模型;而复合粒子构成了符合Cassie模型的非均相界面,单纯的粗糙度因子不能反映水接触角的变化,复合粒子在膜表面的无规则排列赋予涂膜表面不同等级的粗糙度,使得水滴与涂膜表面接触时能够形成高的空气捕捉率和较小的粗糙度因子,这与在涂膜表面能形成自组装分子膜的氟硅氧烷共同作用赋予了涂膜超疏水性能.     

聚酯基炭分子筛复合膜的制备及气体分离性能研究

以双酚A（BPA）和均苯三甲酰氯（TMC）为单体通过界面聚合的方法在卷式炭膜上合成聚酯,制备了聚酯基炭分子筛复合气体分离膜,考察了界面聚合工艺条件如界面聚合反应时间、有机相及水相单体浓度、热处理时间、不同有机相溶剂及聚合反应次数对复合膜气体分离性能的影响,确定了最佳制备工艺条件.并通过热重（TG）、红外光谱（IR）及扫描电子显微镜（SEM）分析手段对复合膜的热稳定性、分离层的化学结构和表面形貌进行表征与分析.以最佳工艺条件下界面合成制备的聚酯膜经炭化制备了聚酯基复合炭膜,并测试其气体渗透性能,研究表明,在最佳工艺条件下制备的聚合物复合膜,其O₂和N₂的渗透通量分别为6.59×10^-10mol/（m²·s·Pa）和2.92×10^-10mol/（m²·s·Pa）,O₂/N₂的分离系数为2.25;炭化后制备的复合炭膜其O₂和N₂的渗透通量分别增加为3.71×10^-9mol/（m²·s·Pa）和1.19×10^-9mol/（m²·s·Pa）,O₂/N₂的分离系数则提高到3.1 2.     

仿生超疏水PVDF膜材的研究与制备

PVDF用于建筑膜材料的表层不能满足防污自洁要求。基于荷叶效应原理,采用模板法制备具有粗糙表面的PVDF膜,以CF4为气氛采用低温等离子体技术对薄膜进行低表面能改性。结果表明,粗糙度对膜的疏水性有影响显著;等离子体改性后膜的疏水性能显著提高,达到静态接触角为166.1°,滚动角1.4°的超疏水;SEM图、AFM图显示膜表面具有类荷叶的微纳米分级结构;等离子改性的条件为处理时间5min,压力60Pa,功率200W。     

不对称炭膜的制备及结构性能研究

以Kapton型聚酰胺酸(PAA)为前体,以N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)为溶剂和凝胶浴添加剂,分别以水、乙醇、正丙醇、正丁醇为凝胶介质,采用干湿相转化法制备不对称聚酰亚胺膜,经高温炭化制备不对称炭膜.探讨了相转化制膜工艺如铸膜液浓度、蒸发时间、凝胶介质及炭化温度等因素对不对称炭膜微结构和气体分离性能的影响,并采用SEM、XRD等手段对不对称炭膜的表面形态及微结构进行表征.研究表明,采用相转化的方法成功地制备了具有不对称结构的炭膜,相转化制膜工艺、炭化工艺对所制备不对称炭膜的结构及气体分离性能有较大的影响;控制适宜的铸膜液浓度、预蒸发时间有利于制备具有高通量、高分离选择性的不对称炭膜;提高炭化温度可以改变其微观结构,使炭膜的有序度和致密度增加,进而对膜的气体分离性能产生影响。SEM分析表明,所制备的不对称炭膜表面致密无缺陷,且具有明显的致密皮层和多孔支撑层结构;XRD显示,制备的不对称炭膜的微结构为乱层炭结构.     

脱硫用PVDF膜的结构调控与性能研究

以聚偏氟乙烯(PVDF)为膜材料,二甲基乙酰胺(DMAc)为溶剂,采用浸没沉淀相转化法制膜,研究了亲/疏水性的添加剂对PVDF膜结构、接触角及气通量的影响;采用含氟表面活性剂 Zonyl 8740对PVDF膜进行疏水改性,通过ATR-FTIR、FE-SEM、接触角等对膜表征,并进行脱硫性能评价.结果表明,疏水性添加剂使PVDF膜表面水接触角提高,添加剂种类对膜气通量有明显影响,在20℃、0.01 MPa实验条件下,PVDF膜最大气通量为85.6 m3/(m2·h),Zonyl 8740涂覆改性后PVDF膜表面疏水性提高,水接触角可达到133.5°,二氧化硫脱除率可达到81.3％.     

溶胶-凝胶法制备超疏水PMHS-SiO2涂膜

通过溶胶-凝胶法制备了二氧化硅(SiO_2)溶胶,并以含氢硅油(PMHS)为改性剂,对SiO_2粒子表面进行疏水化处理,然后在玻璃基片上提拉成膜和加热凝胶化,制备出超疏水PMHS-SiO_2涂膜。通过接触角测定、红外光谱、透射电镜、扫描电镜、湿热老化等手段对涂膜的制备条件、结构与性能进行了研究。结果表明,在PMHS/SiO_2质量比为1:1、改性时间为4 h、涂膜热处理温度170℃、热处理时间3 h的条件下,可制得具有优良超疏水性的PMHS-SiO_2涂膜,其水接触角可达163°,滚动角可低至3°-5°,且具有优异的耐湿热老化性能。对改性前后的SiO_2溶胶和PMHS-SiO_2涂膜的结构形态研究发现,PMHS与SiO_2表面产生了化学结合,形成了PMHS-SiO_2杂化交联材料;涂膜表面被疏水性PMHS包覆,同时较均匀地分布着许多粒径为50-400 nm的微米-纳米双重粗糙度的微凸体,这是产生优异的超疏水性能的主要原因。     

不同硅烷偶联剂对硅溶胶改性反应及性能影响

分别以4种硅烷为改性剂,对碱性硅溶胶进行疏水改性,并考察温度、反应时间和配比对其改性效果的影响。采用傅里叶红外光谱仪、差示扫描量热仪及接触角测试仪等测试手段对疏水膜进行了性能分析。结果表明:当硅溶胶和硅烷质量比为4∶1～5∶1,在60℃反应4h,其转化率和成膜效果最好,疏水性和耐热性得到提高;改性硅烷中烷烃链越长,其疏水性能越好,耐热性下降。     

高疏水表面的聚偏氟乙烯中空纤维膜制备方法研究

采用稀溶液相转化法制备出小粒径的聚偏氟乙烯(PVDF)粒子,然后通过超滤方法将其涂覆在PVDF基膜表面上,得到了高疏水性表面的PVDF疏水膜.初步考察了凝固浴组成和凝固浴温度等稀溶液相分离条件对PVDF粒子的形成以及疏水膜性能的影响.结果表明,通过稀溶液相转化方法可以在基膜表面构建微纳米结构,凝固浴组成对改性疏水膜的表面微纳米结构影响很大,以质量分数为60%DMAc水溶液为凝固浴条件下得到的疏水膜接触角最高,达到144.9°,较基膜的接触角80°显著提高;凝固浴组成对疏水膜的透气系数和透水压力也有影响,透水压力由0.24 MPa提升至0.28 MPa;凝固浴组成对改性后疏水膜的孔径没有明显影响;随着凝固浴温度的升高,接触角呈增大趋势.     

仿生超疏水PVDF膜的制备与表征

以荷叶效应为理论基础,探讨了基于模板法的防污自洁PVDF膜的制备。重点研究了表面粗糙度及粗糙表面的表面能对PVDF膜拒水及拒油性能的影响。采用静态接触角及滚动角、集灰实验表征PVDF膜的自清洁性能,并利用扫描电子显微镜(SEM)观察分析膜表面的形貌。结果表明:由模板法制备的膜表面的粗糙度对静态接触角有很大的影响,合适的表面微凸体直径能够增大接触角,PVDF膜表面静态接触角可达152°;掺杂低表面能物质的膜的接触角随表面能的减小而增大,其静态接触角高达168°,滚动角约为2°;集灰实验结果表明,水滴能将膜表面的灰尘带走,证明本实验赋予了PVDF膜良好的防污自洁性能。     

仿生超疏水棉织物的制备与表面分析

以荷叶表面微/纳米结构为参考模型,先用硅溶胶处理天然棉织物,再用N-β-氨乙基-γ-氨丙基聚二甲基硅氧烷(ASO-1)对其进行修饰,获得了微/纳米二元粗糙的超疏水织物,水滴在该织物表面接触角可达160.5°。场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)观察发现超疏水纤维表面存在大量均匀分布的纳米微凸体。接触角分析表明织物织造过程中形成的微米级粗糙度和ASO-1膜的存在是织物疏水的主要原因,纳米微凸体能减少纤维与水的接触面积,提高水在纤维表面的接触角,使织物由疏水转变为超疏水。最后用X射线光电子能谱仪(XPS)证实了纤维表面SiO2粒子和ASO-1膜的存在。     

金属基底上高疏水性PVDF多孔膜的制备及性能研究

以聚偏氟乙烯(PVDF)/二甲基乙酰胺(DMAc)-正辛醇/水为制膜体系,以腐蚀的合金铝板为制膜基底,采用非溶剂致相转化法制膜,考察了粗糙金属基底对PVDF膜结构、性能及其结晶行为的影响。结果显示,金属基底的粗糙微结构对膜的锚固约束不仅减慢了溶剂-非溶剂的传质速率,而且对膜底面有诱导结晶效应;与在光滑基底上所制的PVDF膜相比,其膜底面的结晶度与表面粗糙度均增大,水接触角可达133°,且疏水性能稳定;与在砂纸基底上制备的高疏水PVDF膜相比,其气通量和机械强度均有提高。     

氟树脂对聚偏氟乙烯膜疏水性的影响

采用N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为溶剂,以氟树脂为疏水助剂,制备聚偏氟乙烯(PVDF)膜.采用不同偶联剂对疏水助剂氟树脂进行改性,研究了改性氟树脂对PVDF膜疏水性的影响.研究结果表明:添加疏水助剂氟树脂可改善PVDF膜的疏水性.当经偶联刺G502改性的氟树脂添加量为10%时,PVDF膜与水的静态接触角达到120°.通过集灰实验表明添加改性氟树脂的PVDF膜具有较好的疏水性.     

聚偏氟乙烯杂化微孔膜的疏水性研究

采用改进的水蒸气(或称水雾蒸气)诱导成膜的方法制备强疏水性的聚偏氟乙烯(PVDF)微孔膜.在制膜液中添加了正硅酸乙酯(TEOS),水蒸气中添加了碱后,制备的PVDF/Si杂化微孔膜的疏水性更强,水接触角得到较大提高.实验初步考察了TEOS的浓度、环境相对湿度、蒸汽中凝胶时间和蒸汽中碱的浓度对膜表面接触角的影响.结果表明,在一定范围内,膜上表面的接触角随TEOS的浓度、相对湿度和蒸汽中凝胶时间的增加而增大.扫描电镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)照片显示,改进的蒸汽诱导法形成的杂化膜上表面无致密皮层,呈网状多孔结构并附着微米级的球形颗粒,且蒸汽中适宜的碱浓度有利于球状颗粒的形成和长大;断面呈对称的海绵状结构.     

纳米TiO2改性PVDF中空纤维膜的制备及性能研究

疏水性聚偏氟乙烯(PVDF)膜的亲水化改性是当前膜分离技术研究的热点之一。利用共混改性将纳米TiO2颗粒加入铸膜液,通过溶胶凝胶法制备改性PVDF中空纤维膜。采用AFM和SEM对膜表面进行表征,以接触角,孔隙率,水通量和平均孔径为评价标准,确定改性膜中纳米TiO2颗粒投加的最佳比例。结果表明:与未改性膜相比,改性膜表面平滑,粗糙度明显降低;改性膜断面的孔状结构更加微小,内部主要以海绵状为主;改性膜的接触角及孔隙率均有所改变,膜表面的亲水性增强,纯水通量提高4-5倍,最大达657.3L/m2.h。     

环保超疏水防潮瓦楞纸箱的制备及性能研究

目的 针对瓦楞纸箱易受潮而使其失去原有性能的问题,对其进行超疏水防潮改性,并研究改性方法对其性能的影响。方法 通过真空吸附涂布的方式,采用具有低表面能的硬脂酸与可构建表面粗糙度的纳米二氧化硅粒子结合,再引入聚二甲基硅氧烷增强涂层与纸板之间粘合力的方法制备超疏水防潮纸箱,对其进行润湿性和力学性能的表征。结果 改性后的纸板水接触角可达到150°以上,水分吸附率大幅降低,在此基础之上其边压强度未受到不良影响,且耐磨性能优良。结论 文中所述超疏水涂层的制备工艺简单,材料绿色环保,所得纸箱防潮性能、力学性能良好。     

CaCO3/SiO2复合粒子涂层的表面结构及其疏水性能研究

以机械高速搅拌法制备了具有草莓结构的CaCO₃/SiO₂复合粒子,并对其进行了表面修饰改性.利用聚硅氧烷的自组装功能,将制备的复合粒子与硅氧烷一起制备了具有“荷叶效应”的超疏水涂层,静态水接触角达169°,滚动角约为2°.通过扫描电镜观察涂层的表面微观形貌,发现该涂层具有微米-纳米相结合的双层粗糙结构.微米凸起的粒径在2～3μm左右,纳米凸起的粒径约为200nm左右,与荷叶具有类似的结构排布方式.通过原子力显微镜和接触角的测试,探讨了表面微观结构、涂层粗糙度和涂层疏水性能之间的关系.结果表明：复合粒子构成的非均相界面的水接触角符合Cassie模型.复合粒子赋予涂层的双微观粗糙结构与自组装成膜硅氧烷的低表面能的协同效应,使涂层具有了优良的超疏水性能.     

碱式硫酸镁晶须复合SiO2纳米粒子制备高/低黏附性超疏水涂层

超疏水材料因性能独特,应用前景广阔而被广泛关注。本文采用碱式硫酸镁晶须(MOSWs)与二氧化硅纳米粒子制备超疏水涂层,首先对MOSWs及50 nm、500 nm SiO₂进行表面改性以降低表面能,然后基于混料实验将三者按比例混合以构造表面粗糙度,以接触角、滚动角及平均粗糙度R_a为响应变量建立回归模型,分析了混合分量的形貌、尺寸与混合比例对响应变量的影响,并探讨了超疏水涂层微观结构对水滴黏附性的影响以及粗糙度与超疏水性能之间的关系。结果表明：MOSWs复合SiO₂纳米粒子可制备具有不同黏附性的超疏水涂层,单独使用MOSWs可制备高黏附性超疏水涂层,其接触角达152.59°,涂层水平倒置水滴不滴落;而MOSWs与50 nm SiO₂以相同质量分数混合,可制备低黏附性超疏水涂层,其接触角达163.25°,滚动角可趋近0°。所制备涂层的平均粗糙度R_a值位于5～10μm之间时,接触角较大,滚动角较小,超疏水性能较佳。     

透醇Silicalite-2沸石膜制备及其疏水改性

Silicalite-2沸石膜以其特殊的直孔道结构和骨架中不含铝而具有强疏水性,成为潜在的优良透醇沸石膜材料.在大孔氧化铝载体上采用二次水热生长法,150℃晶化72 h制备出了Silicalite-2沸石膜,并在60℃下对质量分数5%乙醇/95%水溶液进行了渗透蒸发测试,通量和分离因子分别为7.61 kg/(m~2·h)和6.7.膜材料疏水改性是提高其醇水分离性能的有效途径.通过在制备的沸石膜表面负载一层二氧化硅颗粒以提高表面粗糙度并进一步利用三甲基氯硅烷进行修饰提高膜的疏水性.修饰后的沸石膜疏水性显著提高,水接触角为127.5°,在60℃下对质量分数5%乙醇/95%水溶液的渗透蒸发通量和分离因子达到3.67 kg/(m~2·h)和31.4.