层层自组装法制备超疏水/超亲油棉织物及其油水分离性能

被油污染的水资源严重影响人类健康和生态系统.为得到具有优异油水分离性能的材料,利用层层自组装法,在棉织物表面组装纳米银薄层,随后用十二烷基硫醇修饰,制备了具有超疏水/超亲油性能的棉织物.通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪、接触角测试仪、分离效率表征超疏水/超亲油棉织物的微观形貌、表面化学组成、润湿性及油水分离性能.改性后的棉织物表面负载致密的纳米银薄层,水在该表面的接触角高达160°,而油的接触角为0°,显示出其良好的超疏水/超亲油性能;纳米银牢固地附着在棉织物的表面,使其表现出良好的抗磨损性、耐腐蚀性.油水分离测试显示,该棉织物对不同类型油品和水混合物的分离效率达88％以上,且具有较好的循环利用性.此外,该棉织物不仅能分离水上轻油、水下沉油,还能分离轻油-水-沉油三相所形成的混合物.     

耐腐蚀超疏水铜网的制备及其在油水分离中的应用

针对目前超疏水材料耐腐蚀差的问题,制备一种耐腐蚀的超疏水铜网,并应用于油水混合物的分离。将十八胺修饰的多壁碳纳米管与有机硅改性的水性聚氨酯相结合,喷涂到铜网制备了具有鸟巢状结构的铜基超疏水表面。结果表明,该表面呈现对水高的接触角162°和对油极低接触角0°。另外,可对石油醚/水、四氯化碳/水、甲苯/水、己烷/水、煤油/水等油水混合物高效分离,分离效率均大于93.79%,且具有良好的可循环使用性。耐腐蚀性测试结果表明,该超疏水表面分别在1mol/L的NaOH,HCl,NaCl溶液中浸泡24h后,仍可保持超疏水特性,具有优异的耐腐蚀性能。     

反应致相分离一步法制备超疏水亲油膜用于乳化油水分离

利用反应致相分离法,以丁基甲基丙烯酸酯(BMA)和乙二醇二甲基丙烯酸酯(EDMA)为反应单体,制备得到了水接触角为154°、滚动角为4°的超疏水BMA-EDMA聚合物微孔膜.制备过程简易,反应条件温和,有着广泛的适用性.通过动态接触角、扫描电子显微镜、X射线光电子能谱对微孔膜进行表征.BMA-EDMA膜表面具有疏水的化学基团和较高的表面粗糙度,因此表现出超疏水和超亲油性.制备得到的超疏水BMA-EDMA膜对乳化油水混合物具有稳定的通量和高分离效率,且具有优异的环境稳定性.     

超疏水铜网的制备及其在油水分离中的应用

将铜网浸渍于一定浓度的氯化铜和硫代硫酸钠的混合液中反应一定时间,从而在铜网表面构筑了微米级颗粒粗糙表面,并用一定浓度的正十二硫醇对其进行疏水修饰,制备出了具有超疏水特性的铜网。并探讨了浸渍温度、浸渍时间、浸渍液配比、修饰浓度、修饰时间对铜网疏水性的影响。在浸渍温度50℃,浸渍时间4h,浸渍液配比1∶1,修饰浓度10mmol/L,修饰时间10min的条件下得到了疏水性最好的铜网。用扫描电子显微镜、X射线粉末衍射仪、接触角测量仪对所制备的铜网表面形貌、化学组成、疏水性能进行了表征,并用4种油水混合物探究了所制备铜网的分离效果。结果表明,所制备的铜网具有超疏水性,接触角可达154°,并且成功应用于不同油水混合物的分离,分离效率均在96%以上。     

石墨烯改性聚氨酯超疏水泡沫的制备与表征

报道了一种将石墨烯共价接枝到聚氨酯泡沫表面制备超疏水泡沫的方法。制备过程包括4个主要环节:(1)利用优化的Hummers法制备氧化石墨烯;(2)通过十二烷二胺对氧化石墨烯进行改性在石墨烯表面引入伯胺基团;(3)制备含有腈基的聚氨酯泡沫;(4)通过伯胺与腈基反应将石墨烯化学接枝到聚氨酯泡沫表面制备超疏水泡沫。采用傅里叶变换红外光谱、原子力显微镜、热重分析对接枝产物进行表征,证明了带有伯胺的石墨烯已成功接枝到聚氨酯泡沫上。利用接触角、油水混合物对制备的超疏水泡沫进行测试。结果表明,此方法制备的超疏水聚氨酯泡沫具有优良的疏水性,聚氨酯泡沫与水的接触角由未改性的121.4°增大到166.2°,同时发现此方法制备的聚氨酯泡沫的超疏水性具有很好的稳定性。     

浸渍法制备不锈钢基超疏水网膜及其在油水分离中的应用

通过化学浸渍法,使用低表面能物质12-羟基硬脂酸对经过化学刻蚀后具有微纳米粗糙度的不锈钢网膜进行了改性,从而成功制备出了超疏水网膜。通过扫描电镜、能谱分析、红外光谱、接触角测试等表征手段,对该改性后的网膜进行微观形貌、元素组成以及润湿性分析。由分析结果可知,改性后的网膜表面被12-羟基硬脂酸覆盖,且网膜表面形成了微纳米级的粗糙度;改性后的网膜对水的接触角为151°,对油的接触角接近0°。用制备的超疏水网膜进行油水分离测试,结果显示对于石油醚与水的共混物,分离效率可高达95.65%。用不同的油品对超疏水网膜进行循环性测试,均得到了较高的分离效率,并且在弱酸碱性以及盐性环境下网膜仍可保持90%以上的分离效率。     

纯钛基体长效超疏水表面的低成本制备

为降低钛基上超疏水表面的制备成本,提高超疏水表面的耐久性能,以喷砂-阳极氧化法在纯钛基体上构造微纳复合粗糙结构,并使用商用氟碳罩光漆直接对其进行修饰获得超疏水性表面。利用傅里叶变换红外光谱(FTIR),场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)和接触角测试等技术对超疏水性表面的化学组成、表面形貌、润湿性和表面耐久性进行了研究。结果表明:喷砂处理在钛基表面构筑微米级凹坑,阳极氧化通过形成网状氧化膜在钛基表面构造纳米级结构,氟碳罩光漆修饰该微纳复合粗糙表面后,为表面引入大量含氟基团,使其获得超疏水性能。超疏水性表面与纯水的静态接触角达162°±2.3°,滚动角为2.1°±0.2°,具有优异的环境耐久性。     

种子生长法构筑超疏水-超亲油滤纸及其在油水分离中的应用

近年来,原油和工业有机溶剂的泄漏严重破坏了生物赖以生存的生态环境。为了净化被油污染的水域,寻求一种快速、高效的油水分离材料迫在眉睫。利用原位还原法和种子生长法在滤纸表面自组装一层纳米银颗粒,经十二烷基硫醇接枝改性降低其表面能,成功制备具有耐化学腐蚀、热稳定性好、油水分离特性优异的超疏水-超亲油滤纸。采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、接触角测试仪对超疏水-超亲油滤纸进行表征,结果表明水滴在其表面的最大接触角为155°,滚动角小于5°,而油滴能瞬间透过滤纸,对各种油水混合液具有较高的分离能力,油水分离效率高达88%,分离后对收集的油进行红外光谱分析,并没有检测到明显的水峰。超疏水-超亲油滤纸制备过程简易、纳米银和滤纸之间的粘附力强,在油水分离中有较好的应用前景。     

无氟铜基超疏水表面的制备及其耐腐蚀性能研究

腐蚀失效是制约铜基金属材料应用和发展的瓶颈。超疏水表面作为一种耐腐蚀性功能改良新技术，为解决铜金属腐蚀问题提供了有效途径。通过电火花线切割加工-硬脂酸表面修饰制备了超疏水铜表面，采用扫描电镜观察了其表面微观形貌，借助视频光学接触角仪测量其润湿性能，进一步通过电化学工作站对其腐蚀行为进行测试。结果表明：铜表面微米条形-纳米钟乳岩状分级复合结构被成功制备，并且该复合结构表面表现出优异的超疏水特性。此外，与基材相比，所制备的表面的耐腐蚀性提升了99.35%,并对该超疏水表面的防腐机理进行了系统研究分析，发现微纳复合结构的形成可有效捕获空气在试样表面形成固-气-液界面，其空气层的存在进一步阻碍了基底与电解质之间的电子传递和物质转移速度，从而抑制了基体电化学腐蚀速率，使得超疏水铜试样耐腐蚀性能显著提高。该方法简单高效用途广泛，制备过程环境友好，可适用大规模生产。     

超疏水超亲油三聚氰胺海绵的制备及其油水分离性能

利用正十二硫醇和氯化铜反应制备十二烷基硫铜,然后将其配制成乙醇悬浮液;将表面涂覆有聚多巴胺的三聚氰胺海绵浸入上述悬浮液中成功制备出超疏水三聚氰胺海绵,并用它来分离油水混合物.采用扫描电镜观察海绵表面形貌,利用接触角测量仪表征其润湿性能,借助红外分光测油仪测定水中含油量.研究结果表明,三聚氰胺海绵表面形成了凹凸不平的微纳米结构,呈超疏水超亲油状态;测得它对水的静态接触角为152°,而油滴能在1 s内被完全吸收.该样品对油水混合物具有良好的分离能力,分离后水中菜籽油含量从约25 g/L降到15.20 mg/L;对同一大豆油水混合物连续分离五次后其含油量可从36.45 mg/L降低至5.12 mg/L.该超疏水海绵具有良好的吸附油的能力,可吸收约自身质量54～77倍的有机溶剂或油品;在重复使用100次后仍能保持145°的接触角和达自身质量68.6倍的吸油能力;在海水中浸泡36 h后仍保持约147°的接触角和73.4倍的吸油能力.     

微织构超疏水表面的制备及应用研究进展

微织构超疏水表面因其稳定的憎水性能在耐腐蚀、抗结冰和油水分离等领域得到了广泛应用。激光、电火花线切割和微铣削加工技术具有工艺简单、加工精度高和可控性好等优点，是制备微织构超疏水表面的有效途径。综述了微织构超疏水表面的制备方法及应用进展，并指出现阶段存在的问题及未来的发展方向。     

疏水SiO_2气凝胶的常压制备及其在棉织物上的应用研究

以甲基三甲氧基硅烷为前驱体,甲醇为溶剂,采用溶胶-凝胶法,常压干燥制备了块状疏水SiO_2气凝胶,并将SiO_2气凝胶与PDMS(聚二甲基硅氧烷)混合应用到棉织物上,制备了超疏水功能棉织物。探讨了不同条件对气凝胶凝胶时间、密度和孔隙率的影响,得出了最佳工艺。利用场发射扫描电镜、接触角测试等对气凝胶和整理棉织物的表面形貌和疏水性能进行了研究。结果表明,制备的块状SiO_2气凝胶与水的接触角为151.0°,达到超疏水效果,且具有三维网络连续多孔微结构;经PDMS/SiO_2气凝胶混合液整理棉织物的接触角达到155.4°,其表面覆载了大量的SiO_2气凝胶颗粒,通过PDMS低表面能特性与SiO_2气凝胶三维网络多孔微观粗糙结构的协同,并结合PDMS对气凝胶及纺织品之间的交联粘结作用,实现了超疏水效果。     

X90管线钢表面CuO超疏水涂层的制备和性能

用电沉积方法在X90管线钢表面制备Cu保护层,经水热反应及全氟辛酸修饰后制备出CuO超疏水涂层。使用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、红外光谱仪和接触角测量仪等手段对涂层表面的相组成、微观形貌、化学成分及润湿性进行表征,研究了涂层的机械稳定性、防粘附性和耐腐蚀性。结果表明,具有疏水性的全氟辛酸成功嫁接到了由"花瓣"状CuO组成的微纳米混合结构上,使涂层表面与水滴的接触角约为161.24°,滚动角为3°左右;这种涂层表面表现出良好的机械稳定性、防粘附性和耐腐蚀性。     

超疏水低密度聚乙烯表面的制备及其抑冰性能研究

采用在低密度聚乙烯(LDPE)基材表面沉积蜡烛灰涂层的方式,制备纳米结构超疏水表面。研究发现,在常温((24±2)℃)条件下,该超疏水表面与水滴的接触角为162°,滚动角仅为1°。冰与基材表面的黏附力测试结果表明:普通LDPE表面与冰的黏附力是超疏水LDPE表面的3.38倍;冰块在微风或表面倾斜5°的条件下,易从超疏水LDPE表面滑落,表明超疏水LDPE表面在滴水结冰条件下具有良好的抑冰性能。     

高内相乳液法制备P(St-DVB)多孔吸油材料及其在油水分离中的应用

利用超疏水多孔材料的选择吸油性可以很好地处理突发性溢油事故和肆意排放的含油废水.本实验通过高内相乳液法制备了一种可压缩的聚苯乙烯多孔材料,通过SEM、IR对该材料结构进行了表征,并测试了其油-水分离性能.结果显示,在传统小分子乳化剂Span 80的基础上加入牡蛎壳粉(OSP)可以有效阻止液滴的合并,能显著提升乳液的稳定性.在75℃下通过偶氮二异丁腈(AIBN)引发自由基聚合制得了具有多孔结构的海绵材料,材料的密度、孔径和孔隙率可通过水量调节,当水的体积比达到98.22％时,材料呈现出可压缩性.通过接触角测量仪测试了材料的水接触角(WCA)为147.8°,油接触角接近0°,表明材料具有超疏水性和超亲油性.材料对不同油品的饱和吸油倍率在46.7～101.9 g/g,且在30 s内可达到吸油饱和;吸油后的材料可通过离心或挤压实现二次利用,该材料有望在油水分离领域得到广泛应用.     

高稳定性超疏水水泥基材料涂层制备及性能研究

通过改性铜网复刻和SiO₂相结合共同作用构建水泥基材料微纳米粗糙表面,并采用十八胺接枝腐殖酸作为低表面能物质修饰该表面制备出高稳定性超疏水水泥基材料涂层。研究了涂层中掺入不同浓度SiO₂及改性铜网复刻对其疏水性能的影响,并测定出SiO₂掺入最佳浓度。此外,利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和傅里叶红外光谱仪(FT-IR)等对水泥基材料表面形貌结构及键合情况进行了表征,同时对超疏水水泥基材料的吸水性和涂层稳定性进行综合评估。结果表明,当SiO₂浓度为2.5%时,采用浸渍法处理改性铜网复刻过的水泥基材料表面接触角达到峰值158.6°,滚动角低至5.5°;吸水量下降73.5%。此后,经过反复30次胶带剥离表面测试以及刀刮测试涂层仍保持超疏水状态(接触角为150.2°,滚动角为8.2°),证实了该方法处理的涂层表面具有超疏水性以及良好的稳定性。     

通过粒子辅助水滴模板法制备超疏水材料

利用水滴模板法成功制备出孔径可控的具有结构规则的聚合物多孔膜,并以所制备多孔膜为模板利用反向复刻法复制孔洞阵列结构,得到具有微米级突起阵列结构的聚二甲基硅氧烷(PDMS)膜片,然后将事先排布好的二氧化硅微球阵列通过热压印法转移到具有微米级突起结构的PDMS膜片上,然后成功制备出具有微纳米复合突起结构的膜片。通过对具有不同突起结构组合的PDMS膜片进行接触角测试发现,膜片的接触角随着其表面粗糙程度的增大而增大,即具有微纳复合结构膜片接触角((150.7±3.2)°)最大,达到了超疏水的效果;无突起结构膜片的接触角((108.9±3.1)°)最小;而仅具有微米级结构膜片的接触角((134.6±1.0)°)居中,这符合目前已知的物质表面浸润性与其表面粗糙度的关系。另外,经测试,具有微纳复合结构的膜片接触角最大达到155°,同时具有非常大的滚动角,使得这种膜片材料具备了粘性超疏水的性能,而这种特殊浸润表面性质可以在液体无损传输、生化分离等领域拥有巨大的应用前景。     

疏水/超疏水船用铝合金表面制备及其耐久性

采用溶胶-凝胶法将SiO2纳米粒子涂覆在抛光和经激光刻蚀的船用铝合金表面,制备疏水/超疏水铝合金表面。利用使试样负载并在砂纸上摩擦滑行的方法测试疏水/超疏水表面的耐久性,结果表明:抛光表面的接触角随SiO2浓度的增高而增大,最大可达150.8°,但表面对水滴具有强黏附力。当摩擦滑行距离达到10m时,接触角小于铝合金表面原始接触角72.3°;激光刻蚀的网格和点阵微结构表面既具有超疏水特性又呈现出低黏附力;且网格表面的接触角更大,最大达155.4°,滚动角更小,最小仅为0.34°。当摩擦滑行距离达到10m时,表面依然疏水,且网格微结构的耐久性更强。     

透明超疏水玻璃表面的制备及性能研究

目的研究透明超疏水玻璃的制备及性能。方法以纳米二氧化硅和无水乙醇为原料制成半透明乳液,然后将乳液喷涂在玻璃表面,再通过接触角测试、透光率测试仪等手段对玻璃表面的性能进行研究。结果在玻璃基材表面构建了与水滴接触角高达158°±2°,滚动角低至1°的透明超疏水表面。当喷涂液中纳米二氧化硅的质量分数为1.5%时,获得的超疏水玻璃表面具有优异的防水性、抗污易清洁性和透明性。结论在玻璃基底上制备透明超疏水表面可以大大提高玻璃表面的防水、防污性,并使玻璃表面更易于清洁,有利于减少玻璃包装材料清洗时的用水量和洗涤剂用量,从而增强玻璃包装材料的生态环保效应。     

聚丙烯超疏水纤维膜的制备及其在油水分离中的应用

利用磁控溅射法在聚丙烯(PP)纤维膜上溅射SiO2纳米粒子,制备超疏水超亲油纤维膜,用于油水分离领域中。在PP纤维膜上溅射SiO2纳米粒子增加表面粗糙度,降低表面能达到超疏水的效果。通过调节溅射功率,改变疏水效果,当溅射功率为100W时,纤维膜的疏水性能最好,对水的接触角高达162.8±2.1°,对油的接触角为0°。更重要的是,PP-SiO2纤维膜在油水分离过程中仅仅依靠重力驱动,能够使油和水快速分离并且重复使用10次之后依然保持超疏水性,分离效率保持在90%左右,这将在工业油污和海洋溢油处理中,提供了新的材料。