全氟辛基季铵碘化物改性层状硅酸盐矿物的研究

采用不同量的全氟辛基季胺碘化物(JF134)对蛭石精矿进行有机改性,研究JF134用量对不同粒径有机蛭石疏水性和疏油性的影响,接触角表征其疏水性和疏油性。重点对疏水和疏油性最好的改性蛭石和原矿石进行了X射线衍射和红外光谱表征,并对其膨胀性能、热性能和铺展性进行了研究。研究结果表明,随着JF134用量的增加,蛭石粉末与水和环己烷的接触角在增大,当JF134的用量为蛭石1倍阳离子交换容量时,蛭石粉末与水和环己烷的接触角分别达到为89度和77.4度,在水面和环己烷上由不铺展变为铺展。红外光谱、X射线衍射、DSC和热重分析表明,蛭石与JF134反应制得有机插层蛭石,全氟辛基阳离子在蛭石层间有两种排列方式,以单层倾斜排列为主,双层倾斜排列为辅。蛭石膨胀率随着温度的升高先增加后减小,在900℃时达到最大,改性蛭石要比原样膨胀性好,而且改性蛭石表面失水温度和快速膨胀温度同时降低。     

空心微珠的疏油改性对泡沫灭火剂发泡性能的影响

用1H,1H,2H,2H-(十三氟代辛烷基)三乙氧基硅烷(F8261)对空心微珠(HGM)进行表面改性处理,测定了不同条件下油滴在改性空心微珠(MHGM)表面的接触角及停留时间,考察了改性剂浓度、反应时间和反应温度等因素对改性效果的影响,对比了HGM和MHGM对蛋白泡沫液发泡倍数、25%析液时间等参数变化,研究了MHGM对泡沫灭火剂发泡性能和泡沫稳定性的影响.结果表明,在F8261浓度为1.0%,温度为60℃时,超声2.0h,油滴与MHGM的接触角可达132.5°,疏油性能明显增强,灭火剂的发泡性能和油面稳定性显著改善.     

接触角及其在表面化学研究中的应用

润湿是一种流体取代界面上另一种流体的界面现象,通常是指液体从固体表面取代气体的过程。如在干净玻璃板上加水,排走表面上的空气形成薄的水膜,即为铺展润湿,简称铺展,此过程的特点是原固气界面消失,气液界面扩大,并形成新的固液界面。将固体完全浸渍于液体中,固气界面消失,气液界面不变,形成新的固液界面,此过程为现润湿（浸湿）。液体与固体接触,气液和固气界面减小,形成固液界面的过程为沾湿。润湿过程涉及固体和液     

微结构疏水表面上液滴的表观接触角

虽然微结构疏水表面上Cassie-Baxter状态液滴的表观接触角已有理论预测公式,但实验研究发现,由于微结构疏水表面上的瑕疵,以及液滴受到的各种轻微扰动等原因,很容易造成Cassie-Baxter状态液滴局部区域出现Wenzel状态的情况(即混合状态),而有关混合状态液滴表观接触角的研究还比较少.本文通过对比相同微结构疏水表面上Cassie-Baxter状态和混合状态液滴表观接触角的大小,发现将Cassie-Baxter预测公式中的固液接触面积分数F换成最外缘三相接触线处的局部固液接触面积分数F′,则能同时较好地预测上述两种情况下液滴的表观接触角;通过进一步的研究发现,表观接触角的大小仅与最外缘三相接触线处的固液接触状态有关,而与其他处的固液接触状态无关.该结果对于进一步认识微结构疏水表面上液滴的表观接触角以及润湿性质具有重要意义.     

氢氧化钙粉末界面张力的测定

以Washburn方程为理论依据,采用毛细管上升法,设计了简易实验装置,测定了氢氧化钙粉末在水、二甲基亚砜和甘油中的润湿接触角.在此实验结果基础上,利用Y-G-G-F-V方程建立了计算固相表面张力和液-固界面张力的表达式,并分别计算出氢氧化钙粉末的表面张力、氢氧化钙与水、二甲基亚砜和甘油的液-固界面张力,为固体粉末的表...     

激光刻蚀硅表面的形貌及其对浸润性的影响

利用脉冲激光在Si表面刻蚀具有不同宽度和深度的微槽形貌, 通过测量接触角的大小研究其浸润特性, 并分析了形貌与浸润性的关系. 结果表明, 在Si表面刻蚀微槽深度一定的条件下, 刻蚀微槽宽度越宽, 接触角越小; 在Si表面刻蚀微槽宽度一定的条件下, 刻蚀微槽越深, 接触角越大, 最高可达165°. 而且Si表面上刻蚀后产生的细微尖峰结构对其浸润特性有显著的影响. 因此, 利用激光刻蚀表面方法可以在一定程度上调控固体表面的润湿性能.     

颗粒聚集体对两性SiO2颗粒无水泡沫表面性质的影响

基于Pickering乳液模板法, 合成了2种用于制备非水泡沫的不同相对两亲面积的Janus颗粒, 并合成了表面均匀修饰的颗粒作为对比. 通过调整油混合物的性质, 对颗粒在油气表面上的行为进行了测量和对比, 对颗粒团聚体在颗粒吸附中的作用进行了研究. 结果表明, 受颗粒表面接触角的影响, Janus颗粒的表面活性(表面张力降低能力与产生泡沫的体积)不总是大于均匀改性颗粒. 均匀改性颗粒和Janus颗粒均不是以单个颗粒形式从体相吸附至表面上, 而是以颗粒团聚体状态向表面移动, 并且需要颗粒团聚体的Cassie-Baxter复合表面的接触角约为90°, 而颗粒的本征接触角小于70.1°.     

聚氨酯载体的逐层自组装亲水改性研究

利用自组装技术在聚氨酯载体表面制备超支化重氮盐(HB-DAS)/聚苯乙烯磺酸钠(PSS)多层膜,通过红外和椭偏仪表征膜的组装过程,利用接触角研究改性后载体的亲水性和稳定性,并对载体改性前后的生物学性能进行评价。结果表明,HB-DAS和PSS可在聚氨酯表面形成均匀的薄膜。改性后聚氨酯表面具有良好的亲水性,接触角随组装层数的增加而降低,改性载体具有良好的耐酸碱性。改性后载体对微生物的吸附性能明显优于改性前,明显缩短生化系统的启动周期。     

支链化阳离子和甜菜碱表面活性剂对聚四氟乙烯表面润湿性的影响

利用座滴法研究了支链化阳离子表面活性剂十六烷基羟丙基氯化铵(C₁₆GPC)和两性离子表面活性剂十六烷基羧酸甜菜碱(C₁₆GPB)在聚四氟乙烯(PTFE)表面上的吸附机制和润湿性质, 考察了表面活性剂浓度对表面张力、接触角、粘附张力、固液界面张力和粘附功的影响趋势. 研究发现, 低浓度条件下, 表面活性剂疏水支链的多个亚甲基基团与PTFE表面发生相互作用, 分子以平躺的方式吸附到固体界面; 支链化表面活性剂形成胶束的阻碍较大, 浓度大于临界胶束浓度(cmc)时, C₁₆GPC和C₁₆GPB分子在固液界面上继续吸附, 与PTFE作用的亚甲基基团减少, 分子逐渐直立, 固液界面自由能(γ_sl)明显降低. 对于支链化的阳离子和甜菜碱分子, 接触角均在浓度高于cmc后大幅度降低.     

两亲接枝共聚物PS-g-N-PEO的合成及表面性能研究——铸膜溶剂及浓度的影响

采用大分子单体法合成了一系列聚苯乙烯接枝壬基酚聚氧乙烯 (PS g NPEO)两亲共聚物 ,采用溶液铸膜法将其在PET表面制膜 ,并利用扫描电子显微镜 (SEM) ,X射线光电子能谱 (XPS) ,衰减全反射红外光谱(ATR)和水接触角 (CA)等手段研究了共聚物组成、铸膜溶剂及浓度对共聚物膜表面形貌、组成及水浸润性能的影响 .结果表明 ,两亲接枝共聚物在不同条件下可形成规则的表面微孔 ,共聚物中NPEO含量越高 ,共聚物膜表面微孔孔径越大 ,对应的水接触角越小 .以THF为铸膜溶剂时 ,制膜浓度越大 ,共聚物膜表面微孔孔径越大 ,对应的水接触角越小 ;而以甲苯为溶剂时 ,制膜浓度对共聚物膜表面形貌影响不大 ,但水接触角要较THF体系显著降低 ,水接触角与浓度关系与THF体系相反 ,制膜浓度越大 ,对应的水接触角越大 .制膜浓度相同时 ,THF作溶剂 ,共聚物膜微孔较大 ,表面亲水组分含量较低 ;以甲苯为溶剂 ,微孔较密 ,表面亲水组分较高 .     

机械力化学法疏水改性高岭土

以含氢硅油为表面改性剂,用机械力化学法改性高岭土.研究了影响高岭土疏水改性效果的相关因素,并对改性后高岭土进行了IR,BET,TEM和接触角等表征.结果表明,含氢硅油改性剂的加入量对高岭土疏水性能影响很大,存在一个最佳值.当油料比为1:30时,改性高岭土粉体粒度较小,分散均匀,改性后高岭土对水的接触角可达155.98 °.此接触角数值远超过改性剂含氢硅油本身和水的接触角,对这一现象进行了深入讨论.     

聚合物熔体膜在基体表面的润湿和铺展行为

聚合物熔体膜在基体表面上的润湿和铺展行为受铺展系数和Hamaker常数影响。对于不能在基体表面上铺展的聚合物膜,当处于其玻璃化温度以上时,聚合物熔体膜将破裂,出现非连续区域。随着体系处于聚合物玻璃化温度以上时间的延长,非连续部分尺寸不断增长,增长速率与表面张力、聚合物粘度、聚合物液滴在基体表面的平衡接触角等因素有关,平衡后聚合物以液滴的形式在基体表面稳定存在。将带功能端基聚合物加入不能在基体表面上铺展的聚合物中,通过修饰聚合物与基体界面或改变聚合物熔体膜的表面张力,可以使原来不能在基体表面铺展的聚合物保持稳定。本文综述了聚合物熔体膜的铺展和润湿动力学研究进展,并归纳了使聚合物熔体膜稳定的方法。     

生物基表面活性剂七叶皂素的界面行为

以天然三萜皂苷七叶皂素为研究对象, 分别采用吊片法、 悬滴法和高速摄像机动态拍摄法探究了七叶皂素分子在气-液、 液-液、 固-液界面的界面行为. 考察了以七叶皂素为乳化剂制备乳液的性质, 以及七叶皂素对液滴在疏水固体表面润湿铺展行为的调控规律, 并从分子层次角度分析了作用机理. 结果表明, 七叶皂素能在气-液界面发生吸附, 将水的表面张力降低至42.1 mN/m, 临界胶束浓度为5×10^?4 mol/L. 七叶皂素还可以在油-水界面吸附, 将亲油端插入油相, 亲水端插入水相, 形成稳定的界面膜, 降低界面张力. 以七叶皂素为乳化剂所制备的乳液, 随着浓度增大可以达到较小的粒径和较大的Zeta电势, 短时间内表现出较好的稳定性. 高浓度的七叶皂素可以很好地抑制液滴在疏水固体表面的弹跳和回缩, 达到很好的铺展效果, 有利于拓展其在诸多领域的应用.     

两种填料片表面润湿性能及其对CO2吸收传质的影响

为提高CO2吸收填料塔的传质效率,研究了填料片表面润湿性能变化对传质过程的影响．设计了一种能够进行CO2吸收的气液接触传质实验装置,并对两种具有不同液固接触角的平板进行了吸收传质对比实验,实验采用15wt％的MEA溶液为吸收剂,原料气CO2与空气比例为1：3．通过实验给出了润湿性能对吸收传质效率的影响．为进一步了解不同润湿条件下的流动和传质行为细节,建立了基于VOF方法的三维计算流体力学模型,模拟了与传质实验对应的不同液固接触角时液体降膜流动与传质行为,得到了不同润湿性能时的降膜流动速度分布及浓度分布图像,模拟结果与实验值吻合较好,定量解释了接触角变化导致液膜流动结构和吸收传质效果变化的原因．     

环氧改性水性聚氨酯乳液的制备及其膜性能

以聚己内酯二元醇(CAPA)为软段,异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)和六亚甲基二异氰酸酯(HDI)为硬段,环氧树脂E-44为大分子交联剂,经相转化法合成了一系列环氧树脂改性负离子水性聚氨酯(EPPU)自乳化乳液,并制备了改性水性聚氨酯的固化膜.通过FTIR、TGA及接触角、力学性能测试对聚合物结构及其膜性能进行了研究.通过原子力显微镜(AFM)观察膜表面形态和表面粗糙度.乳液粒径及粒径分布通过动态激光光散射法(DLLS)测定.FTIR分析表明环氧树脂的羟基和环氧基都参与了发应.TGA表明,环氧树脂的加入可以提高聚氨酯的热稳定性.随着w(E-44)增大,改性聚氨酯膜的拉伸强度得到改善,断裂伸长率减小.随着w(E-44)增大,乳液粒径增大,薄膜的接触角增大,改性后的PU膜表面光滑度下降,拒水性增强.     

微结构与表面修饰对二氧化硅多孔薄膜疏水性能的影响

通过引入聚乙二醇(PEG)改性传统二氧化硅(SiO2)溶胶,得到了粒径分布较宽且粒径可控的溶胶。比较了六甲基二硅氮烷(HMDS)溶胶内修饰和薄膜表面修饰以及溶胶粒径对SiO2薄膜疏水性能的影响。采用动态光散射粒度仪定量测试了二氧化硅溶胶老化过程中粒度的变化,用原子力显微镜、接触角测试仪、红外光谱仪、紫外-可见-近红外分光光度计分别对薄膜的表面形貌、表观静态接触角、薄膜成分及透光率等进行了测量。结果表明:PEG的添加可有效增大溶胶粒度从而增大薄膜的粗糙度,提高薄膜的疏水性。表面修饰效果受修饰方式和SiO2粒径影响,粒径较小时有利于溶胶内修饰,粒径较大时有利于对薄膜修饰。经过表面修饰剂(HMDS)的气氛处理得到了接触角为152°的超疏水薄膜,而且相比溶胶内修饰可以减小薄膜透光率的损失。     

热场效应下聚酰亚胺纤维力学性质有限元分析

利用COMSOL Multiphysics 5.3软件构建了聚酰亚胺纤维三维有限元模型。 该模型实现了固体传热和表面对表面辐射传热产生的温度场中聚酰亚胺纤维固体力学的计算,重点分析了孔洞的大小、位置和热膨胀系数的差异对聚酰亚胺纤维力学性能的影响。 结果表明,聚酰亚胺(PI)纤维在两端固定约束的条件下,在固体传热和表面对表面辐射传热产生的温度场中呈现相似的应力变化趋势,即聚酰亚胺纤维出现孔洞,使纤维的力学性能降低,孔洞越大,应力分布越不均衡,越不利于纤维性质的稳定;温度越高,应力越大;但随着负轴向热膨胀系数的增加,应力逐渐减小。     

表面接枝含氟苯乙烯共聚物的聚酯薄膜制备与表征

利用表面引发原子转移自由基聚合(SI-ATRP)在聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜表面接枝苯乙烯和4-氟苯乙烯的共聚物.研究不同反应时间和不同配比下接枝共聚物对聚酯薄膜表面组成、结构和性能的影响.通过傅利叶变换红外光谱仪(ATR/FTIR),X-射线光电子能谱仪(XPS),凝胶渗透色谱(GPC)和扫描电子显微镜(SEM)对接枝改性前后PET薄膜的表面组成,结构和形貌进行分析;利用接触角测试和表面能计算对比研究接枝改性前后PET薄膜的表面性能.结果表明反应时间和单体百分含量对接枝百分率及接触角有一定的影响,随着反应时间的增长,聚酯薄膜表面接枝百分率增大,接触角增加,表面自由能下降.     

金属锂二次电池锂负极改性

本文综述了金属锂二次电池中提高锂负极性能的研究进展。分别介绍了以下改性方法:对金属锂表面进行预处理,使其表面预先形成性能良好的固体电解质界面膜,或直接在其表面制备保护膜;在电解液中加入添加剂对锂电极进行表面改性;采用新型有机溶剂、离子液体、聚合物电解质、玻璃态固体电解质、塑晶固体电解质等电解质体系提高界面相容性;改进金属锂电极的制备工艺,如制备金属锂粉末多孔电极和电沉积锂电极、制备全固态薄膜锂电池以及利用物理方法处理锂电极。并在此基础上对今后的发展趋势进行了展望。     

用硅溶胶制备强极性玻璃毛细管柱的研究

强极性固定液的表面张力很大,在未经处理的玻璃毛细管壁上不易均匀铺展,这样给制备强极性玻璃毛细管柱带来了困难。近几年来,国内外学者用一些方法制备了N,N-双(-氰乙基)甲酰胺(简称BCEF,以下均用简称),OV-275等强极性毛细管柱。1980年,R.G.Mathews等人,首次用表面改性硅胶PZ-250制成了BCEF柱,我们在此基础上,研究了这种柱子的性能,并成功地制备了高效PZ-250-BCEF柱。由于PZ-250是一种特制的改性硅胶,制备