纳米粒子超疏水改性聚偏氟乙烯膜的研究

利用喷涂沉淀法对聚偏氟乙烯(PVDF)膜进行表面改性,考察了喷涂液中纳米粒子(NP)的浓度和纳米粒子与胶粘剂(PDMS)的质量比对聚偏氟乙烯改性膜性能的影响.测定了改性前后聚偏氟乙烯膜的表面接触角以及膜的结构变化,并研究了膜的抗润湿和抗污染性能.结果表明,当喷涂液中纳米粒子的质量浓度为1%,纳米粒子与胶粘剂的质量比为4:5时,膜表面接触角从102°提高到156°.在直接接触式膜蒸馏实验中,改性膜的抗润湿性能和抗污染性能均较改性前有较大的提高.     

液态Sn-Ag-Cu钎料润湿性能的优化

采用钎料改性工艺制备了Sn-3.5Ag0.6Cu合金,用润湿平衡法测试了液态Sn-3.5Ag0.6Cu钎料在铜基体表面的润湿性,研究了钎料制备工艺、钎剂卤素含量、浸渍温度和时间等因素对润湿性能的影响.结果表明:采用改性工艺可增强钎料的润湿性能,当钎剂卤素含量为0.4wt%、在270℃下浸渍2～3s时,液态Sn-3.5Ag0.6Cu钎料对铜表面的润湿性可以达到最佳状态.指出降低钎料的熔点和液态表面张力是提高润湿性的关键.     

超亲水/水下超疏油膜功能材料及其研究进展

含油污水,特别是油/水乳液的分离是世界性的挑战。膜分离法由于具有分离效率高、能耗低、易于操作等特点,在油水分离领域具有较大的优势。超亲水/水下超疏油材料是"除水型"特殊润湿性材料,与超疏水-超亲油网膜相比,超亲水/水下超疏油膜在对抗有机污染和生物污染方面更具优势。超亲水/水下超疏油膜在处理含油污水过程中面临的主要问题有化学稳定性及膜污染。膜污染会导致分离效率及过滤通量下降等问题,缩短膜的使用寿命。因此,解决滤膜污染问题对污水处理至关重要。目前超亲水/水下超疏油材料改性的重点主要有三方面:提高过滤通量、抗污能力及设计合适的孔径。许多研究人员通过对疏水性基材(聚合物膜、金属筛网)进行改性以增强膜的亲水性和抗污性能,并取得了丰硕的成果。目前,聚合物膜改性方法主要分为基体改性和表面改性两种。基体改性即通过接枝共聚或共混等方法对膜进行亲水改性,然后将改性后的膜材料用于膜制备。表面改性是指对商业滤膜表面接枝极性单体或亲水单体。金属筛网常用的改性方法有化学刻蚀、表面涂覆、电化学沉积等。通过改变膜表面的化学组成和粗糙度调控滤膜的超润湿性能,从而提高膜的亲水性、分离效率和抗污性能。为了响应处理工业溢油及保护环境的要求,迫切需要开发具有高分离效率、高选择性和高稳定性的新型分离材料和技术,以应对日趋复杂的油水分离环境。本文以分离油水混合物及油水乳液的滤膜材料作为研究体系,首先介绍了超亲水/水下超疏油表面的理论基础及其构筑机理,然后从不同基材的角度介绍了油水分离功能材料的制备工艺及改性方法。本文全面综述了超亲水/水下超疏油金属网膜、聚合物膜材料和基于纳米材料的新型功能分离膜的研究进展,从润湿性、过滤通量、分离效率、抗污性能等方面综合评估了油水分离功能膜的性能,最后总结和展望了油水功能分离膜未来的发展趋势。     

表面活性剂对非织造布表面再润湿性的改善

本文通过测量吸附了表面活性剂的非织造布表面的再润湿时间，发现表面活性剂在非织造布表面的吸附提高了其表面再润湿性，但阴离子型和非离子型表面活性剂的表面改性效果优于阳离子表面活性剂，涤纶非织布在表面活性剂溶液中处理时间越长，表面再润湿性提高越多，但超过某值后表面再润湿时间不再变化。     

关于液态Sn—Ag—Cu钎料润湿性能的实验研究

采用钎料改性工艺制备了Sn-3．5Ag0．6Cu合金，用润湿平衡法测试了液态Sn-3．5Ag0．6Cu钎料在铜基体表面的润湿性，研究了钎料制备工艺、钎剂卤素含量、浸渍温度和时间等因素对润湿性能的影响。结果表明：采用改性工艺可增强钎料的润湿性能，当钎剂卤素含量为0．4％（质量分数）、在270℃下浸渍2～3s时，液态Sn-3．5Ag0．6Cu钎料对铜表面的润湿性可以达到最佳状态。指出降低钎料的熔点和液态表面张力是提高润湿性的关键。     

具有可逆润湿性Bi2O3涂层在抗菌和油水分离中的应用

具有特殊润湿性材料的应用是近年来研究的热点.疏水改性的Bi2O3涂层在紫外-可见光光照和暗室存储的条件下可以实现超疏水-超亲水的可逆转换,本工作研究了在不同润湿性条件下Bi2O3涂层在抗菌和油水分离中的应用.结果表明,超疏水表面对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌具有良好的抗细菌黏附作用,而超亲水表面则表现出选择性的抗菌活性.在油水分离方面,超疏水表面可以阻隔水,使油通过滤网,分离效率达93％以上,而超亲水表面在预润湿处理后可以阻隔油,使水通过滤网.因而具有可逆润湿性Bi2O3涂层可作为一种智能的抗菌油水分离膜材料,在油水分离领域具有潜在的应用前景.     

纳米炭纤维的表面润湿行为

采用动态渗透法研究了不同结构的纳米炭纤维(Carbonnanofibers,CNF)表面润湿性以及在不同溶剂中润湿性的变化和表面改性对其润湿性的影响。结果表明,生长条件如催化剂组成、碳源等对CNF的表面性质有显著影响,并最终决定其在溶剂中的润湿能力。以Fe/γ-Al2O3为催化剂,以C2H4为碳源得到的CNF在水中的润湿性能最差;而以Ni/γ-Al2O3为催化剂,CO为碳源得到的CNF在环己烷中的润湿性能最好。CNF在不同溶剂中的相对接触角测定表明CNF是一种表面非极性较强的材料。设CNF在润湿性能最好的环己烷中的接触角为0°,则CNF在水,丙酮,乙醇中的相对接触角分别为81.6°,45.2°,24.8°。不同的表面改性手段可对CNF的表面性质进行调变以控制其在不同溶剂中的润湿行为。在浓硝酸中液相氧化可提高其对水溶液和环己烷的润湿性能;在氩气中的高温热处理可提高其对水溶液的润湿性能,但降低了对环己烷的润湿能力;而在过氧化氢溶液中的处理则同时降低了对水溶液以及环己烷的润湿能力。     

润湿性可控智能表面的研究进展

论述了表面润湿性的基本原理,综述了可控润湿性智能表面研究的最新进展,介绍了热化学法、电润湿法、光致表面化学反应法、溶剂法、pH法和多重响应法等调控表面润湿性的方法和机理,展望了润湿性可控智能表面的发展方向.     

常温超声波处理对芳砜纶纤维界面性能的影响

为提高芳砜纶(PSA)纤维表面润湿性和基体界面黏结性能,用超声波在常温下对芳砜纶纤维进行表面改性。研究纤维改性前后润湿性能、界面剪切强度(IFSS)、断裂强度和摩擦性能的变化。用水滴吸收时间和单丝拔抽实验,分析改性前后PSA纤维表面润湿性能和界面剪切强度;并用场发射扫描电子显微镜(FESEM)和X射线光电子能谱仪(XPS)分析纤维表面的形貌和化学元素变化。结果表明,经超声波改性后,PSA纤维的润湿性能大幅提高,水滴吸收时间从大于400s降至13s,且随处理时间增加润湿性能越好;PSA纤维与环氧树脂基体界面黏结性能大幅提高,较未经超声波处理纤维上升44%。同时,经超声波处理后,PSA纤维表面摩擦性能增强;表面氧、氮元素含量分别上升30.2%和18.3%,纤维表面极性基团增加。但是,处理时间过长会使纤维的断裂强度下降幅度加大,综合考虑实验的最佳处理时间为80min。     

Sn-0.7Cu无铅钎料对铜引线材料的润湿性

采用改性熔炼工艺制备了Sn-0.7Cu改性合金,用润湿平衡法研究了温度、钎剂中卤素含量、浸渍时间对铜引线材料润湿性的影响,并与Sn-37Pb进行了对比.结果表明:升高温度可明显提高润湿性;当用R(非活性)钎剂时,Sn-0.7Cu对铜引线不润湿;随着钎剂中卤素离子的增加,其润湿性得到显著改善,钎剂中卤素含量以≥0.4wt%为宜;随浸渍时间的延长,润湿力明显降低,表明界面存在"失润现象".     

磁场对聚酯圆筒内表面C2H2等离子体处理的影响研究

研究了不同磁场约束条件下C2H2射频放电对PET圆筒内表面性能的影响规律。利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)对不同等离子体条件下处理的聚酯样品表面进行了分析。并且通过接触角测试仪对沿聚酯圆筒轴线方向上不同区域的含氢碳薄膜表面的润湿行为进行了分析。结果表明,有外部磁场约束时乙炔等离子体处理后样品表面膜层中氢含量较高,且碳原子主要以sp3组态互相键合。反应气压较高时,改性后的表面润湿性分布均匀。在反应气压较低时,改性后内表面的润湿性在轴向方向上分布不均匀,磁场的加入可以有效提高表面处理的均匀性。同时外部磁场的引入也增加了改性后膜层性能的稳定性。     

低能离子束表面改性对聚碳酸酯（PC）润湿性能的影响

本文利用氩氧混合低能离子束对双酚A型聚碳酸酯（PC）透明材料进行表面改性,主要研究了改性前后表面润湿性的变化。结果表明,改性后的PC表面润湿性能得到了明显的改善,经XPS分析发现,改性后的PC表面生成了大量的含氧极性基团,使得表面含氧量有了很大的提高。原子力显微镜（AFM）的测试结果表明,改性后的PC表面粗糙度先减小后增大。     

分离膜抗蛋白吸附改性的研究进展

膜分离技术可广泛应用于制糖、食品饮料、生物制药以及废水处理等多个领域，然而蛋白吸附导致分离膜的污染问题严重限制分离膜的应用。就近几年国内外在分离膜抗蛋白吸附领域的研究进展进行综述，并对分离膜未来的发展趋势进行展望。研究表明：分离膜的抗蛋白吸附能延长膜寿命，提高稳定性，通过共混法、表面接枝法和表面涂覆法，能有效地提高分离膜的抗蛋白吸附性能。分离膜的抗蛋白吸附改性方法仍需深入探索。     

MCT-β-CD涤纶表面改性及喷墨热转移性能研究

采用一氯均三嗪-β-环糊精对涤纶织物进行表面接枝改性,考察涤纶织物的表面改性程度和改性后涤纶织物的润湿性,并对接枝后的涤纶织物进行喷墨转移印花.研究结果表明,当减量率为35.63％,增重率达到7.50％,接枝后涤纶织物润湿性能提高,润湿时间降低为44.97s,喷墨转移印花K/S提高,当于180℃转印30s时,其K/S值由未处理织物的7.81增加至表面接枝改性织物的9.56,降低转印温度或减少转印时间会降低转印的颜色深度,提高转印增深率.因此,MCT-β-CD表面改性提供了一条提高涤纶织物喷墨转移印花颜色深度的有效途径.     

“共价”型全疏/滑移表面构建及膜蒸馏性能研究

由于孔隙润湿、矿物结垢或结构不稳定等引起的膜功能层失效问题是膜蒸馏(MD)技术的关键挑战,严重影响其长期运行稳定性.本文提出一种“全共价”接枝修饰的方法,制备具有优异MD性能的全疏/滑移膜蒸馏膜材料.具体而言,通过使用聚多巴胺型插层将纳米硅球共价键合在聚偏氟乙烯(PVDF)膜表面,并采用巯基-烯烃点击化学进行直接表面氟化改性.通过接触角测试,发现所制备的PDA/PVDF-C膜具有超高的静态水接触角(163.5°±0.9°)和极低的滚动角(5.6°±1.2°).在不同表面张力液体的侵蚀作用下,该膜均未出现膜孔的润湿现象,体现出优异的抗润湿性能.由于该膜表面特殊的全疏/滑移特性,该膜能够持久并稳定地处理含有表面活性剂的高盐卤水,延缓石膏垢的形成,运行性能显著优于商用疏水膜.该膜初始通量约为23.5 L/(m²·h),运行前后始终保持对盐高达99%的截留.本研究提供了一种新颖而有效的方法开发“全共价”型MD膜,该膜具有优异的抗润湿、抗无机结垢以及结构稳定性,可用于高盐废水的资源化处理.     

界面聚合法改性聚偏氟乙烯膜的制备与表征

通过界面聚合法对聚偏氟乙烯膜进行表面改性。并利用红外光谱,接触角,扫描电镜等检测手段对基膜和改性膜分别进行表征。研究结果表明,经过改性,聚哌嗪酰胺功能层成功地聚合到功能层表面。改性后,膜的亲水性大大增强,抗污染性提高。     

阴离子交换膜表面改性方法的研究现状

离子交换膜已广泛应用于钨工业、氯碱工业、湿法冶金、医药、工业废水处理等领域.但是在实际应用中,离子交换膜由于本身特性仍存在许多不足,影响了工艺的大规模推广.例如,阴离子交换膜的正电性容易被天然水体中存在的胶体污染,从而降低了其处理效率.为克服阴离子交换膜存在的问题,总结了近几年国内外关于其表面改性的研究,详细介绍了几种常用的表面改性方法(吸附表面改性、电沉积表面改性、化学结合表面改性和等离子体表面改性)的原理、特点及其改性效果.研究表明,通过表面改性可以有效提高阴离子交换膜的抗污染能力、单价选择性和传输性能等,因此膜表面改性是提高膜性能的一个重要途径.     

纯钛表面处理及其耐腐蚀性和润湿性研究

探讨不同酸蚀条件对纯钛片的腐蚀速率、润湿性的影响及其腐蚀机理,旨在为纯钛表面改性及临床应用提供实验和理论依据。采用不同类型的弱酸酸蚀体系对经抛光的纯钛片进行表面处理;视频光学接触角测量仪、扫描电子显微镜和表面粗糙度仪考察所得钛片表面性能,并分析其与润湿性关系。实验表明,接触角不断增大的同时,腐蚀速率逐渐减小。纯钛片表面的润湿性主要取决于表面形成的特殊形貌和表面基团,与表面粗糙度无直接关系。     

氧化铝膜对铝基复合材料润湿行为的影响

本文较全面地综述了铝表面氧化铝膜影响铝基复合材料润湿性的研究现状,讨论了铝基复合材料中氧化铝膜的破裂机制、氧化铝膜对体系接触角的影响规律及氧化铝膜对润湿动力学过程的影响。     

金属/陶瓷润湿性的实验表征和理论预测研究进展

金属/陶瓷体系的润湿性研究在金属与陶瓷的连接、金属液的熔炼和提纯、浸渗法和液相法制备复合材料等领域都有着重要意义。金属熔体在陶瓷表面的润湿过程中,会出现基板在熔体中溶解、界面吸附和互相反应等,是一种较为复杂的物理化学现象。有关金属/陶瓷润湿性的实验和理论研究一直是国际上材料学领域的热点之一。目前金属/陶瓷润湿性主要通过测量接触角θ(借助Young's方程计算)来得出,润湿性表征方法存在较大局限性,特别是接触角对实验条件高度敏感,其往往难以准确反映润湿性,以及适用于高熔点合金与陶瓷体系的方法较为缺乏。因此,除对接触角测试方法进行改进外,很多研究者也试图通过理论计算来考察润湿性,但至今尚未发展出能够很好地应用于所有金属/陶瓷体系的理论预测模型。润湿性实验表征方法的近期研究主要集中在改良座滴法、滴定法、毛细上升法和感应熔化法等。其中,改良座滴法相比传统座滴法能够消除熔体表面氧化膜的影响。感应熔化法可以使高熔点合金(如Ti合金等)熔化,具有独特优势(相比之下其他几种方法只适用于Al系、Mg系等低熔点合金与陶瓷的体系)。在理论预测模型方面,除直接基于Young's方程,根据表面张力模型来研究润湿性外,也有学者尝试结合YoungDupré方程,从热力学和原子键的角度揭示反应界面润湿性的内在规律。同时,将润湿视为一种反应现象,对界面反应吉布斯自由能变化和润湿过程中表面相的能量变化加以考虑,也形成了一种新的定性衡量润湿性的标准。此外,研究者还在润湿铺展动力学方面取得了一些重要成果,包括直接根据金属形核理论来计算润湿角,以及利用如流体动力学模型、分子动力学模型、反应控制模型和扩散控制模型等来预测金属/陶瓷体系的润湿速率。本文主要从润湿过程的机制、接触角的测试方法和用以预测润湿性的理论模型三个方面,综述了金属/陶瓷润湿性领域的实验和理论研究进展。