用于油/水分离的环保无氟超疏水织物的制备与性能

针对目前用于油/水分离的超疏水材料普遍存在的原料不环保、不可降解、涂层耐久性差等缺点,采用简便的浸渍法,制备了一种环保、工艺简单且性能优良的超疏水材料。首先,使用水性聚氨酯（WPU）将聚甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯P（MMA-r-GMA）微球固定在棉织物表面,构造微纳米级粗糙结构。其次,通过水解-缩合反应,将无毒的十六烷基三甲氧基硅烷（HDTMS）与甲基三乙氧基硅烷（MTES）锚定在棉织物表面,制备得到超疏水棉织物。结果表明,改性棉织物接触角最高可达157.3（°）,滚动角为5（°）。同时具有很好的耐溶剂性,在酸碱溶液中浸泡30 min后,接触角几乎无变化。油水分离效率最高可达97.8%,即使在经过10次循环分离之后,油水分离效率仍然在95%以上。该超疏水织物具有出色的油水分离效率和优良的稳定性,可用于可持续且环保的油水分离领域。     

聚酯织物表面耐用超疏水涂层的制备及在油水分离中的应用

使用在含有甲基MQ(M:单官能团Si-O单元R₃SiO_1/2, Q:四官能团Si-O单元SiO₂)硅树脂与疏水SiO₂的二甲苯溶液中浸渍的方法,在聚酯织物表面制备了耐用超疏水涂层。经过处理后,微米级聚酯纤维表面被紧密的疏水纳米颗粒包裹,通过这种方法降低了纤维的表面能。聚酯织物展现出良好的超疏水特性,与水滴的静态接触角为156°,滚动角为5°。得到的超疏水聚酯织物在机械磨损、酸碱环境及紫外线照射条件下,表现出了良好的稳定性。此外,用超疏水聚酯织物作为过滤材料得到的油水分离效率达99%以上。该方法为大面积工业制备超疏水织物提供了新的思路。     

无纺布增强型PVDF/石墨烯复合吸油膜研究

以聚偏氟乙烯(PVDF)为成膜聚合物,石墨烯(GE)、疏水二氧化硅为添加剂、邻苯二甲酸二辛酯(DOP)为成孔剂、N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)为溶剂,调制铸膜液,分别采用涂覆法和溶液相转化法(NIPS)在聚对苯二甲酸乙二酯-聚酰胺(PET-PA)无纺布表面构筑分离层,制备了PET-PA无纺布增强型PVDF/GE复合吸油膜(NR-PGM),分析并讨论了其形貌、疏水亲油性以及力学性能等.结果表明,NR-PGM具有疏水超亲油特性,其纯水渗透压可达0.14 MPa,对煤油、柴油的通量可达118.22、218.25 L/m2h;将其制成中空管状物,在负压作用下可实现连续油水分离,分离效率可达97%左右,经10次循环使用后分离效率仍可保持在95%左右.     

三聚氰胺海绵的一步式协同超疏水改性及在油水分离中的应用

通过硝酸(HNO₃)实现两亲性三聚氰胺海绵(MS)的一步式协同超疏水改性, 从而得到了一种具有优异性能的油水分离材料——硝酸改性三聚氰胺海绵(HMMS). 采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、 热重(TG)和扫描电子显微镜(SEM)对HMMS的结构、 形貌和组分进行了表征, 并对其表面润湿性、 机械性能、 吸附性能和油水分离性能等进行了研究. 结果表明, HMMS具有超疏水性, 以及优异的机械性能、 循环使用能力、 选择性吸附能力, 对油水混合物的连续分离效率可达6×10 ⁶ L?m ^-3?h ^-1, 并且可在苛刻的使用环境中保持稳定的物理化学性质.     

油水分离用超疏水纤维素基织物的制备及研究进展

近年来,石油泄漏和有机污染物排放对海洋环境和人类健康造成了严重的危害,开发高效、耐用的油水分离材料处理含油废水势在必行。纤维素基织物由于其多孔性、可再生性及优异的柔韧性在油水分离材料的制备中受到广泛的关注。本文详细介绍和讨论了各种不同方法制备超疏水纤维素基织物的研究现状,并阐述了超疏水纤维素基织物在油水分离中的应用,最后总结和展望了超疏水纤维素基织物在油水分离应用中待解决的问题和未来的研究方向。     

疏水防污环氧基织物涂层的性能研究

以环氧树脂(EP)作为树脂基体,十八胺(ODA)为固化剂,通过机械搅拌和超声将聚四氟乙烯(PTFE)微粒分散在其中,制备了疏水涂覆液。通过简单的一步浸渍法,将纤维织物浸入涂覆液中一定时间后,经固化获得了疏水织物。采用接触角测量仪、扫描电子显微镜对疏水织物的润湿性、表面微观形貌进行了表征,研究了浸润时间、PTFE微粒含量对织物疏水性能的影响,确定了制备的最佳工艺条件,并研究了所制得的疏水性织物的稳定性和油水分离效率。     

泡沫镍基底的超疏水表面制备及其油水分离特性的探究

采用两步水热法在以泡沫镍为基材上构筑具有枝杈状多重粗糙度的表面,该表面经低表面能的全氟硅烷偶联剂疏水化处理后呈现超疏水性质.另外通过改变催化剂的种类,可以实现表面微结构由枝杈状向花状及片层状结构的调控,具有上述微结构的表面经疏水化处理后均呈现很好的超疏水性质,制备表面与水的接触角可达160°,滚动角小于10°;通过该方法制备的超疏水表面可以用于简单的油水分离.实验中针对表面进行了XRD、SEM电镜进行了分析,并针对结构表面的构效关系进行了相关的分析.     

基于特殊润湿性材料的油水分离

频繁发生的石油泄漏事故以及工业含油污水的违规排放不仅造成了巨大的经济损失,而且严重破坏了人类赖以生存的生态环境。为了净化被油污染的水域,研究者们近年来开始研究出了各种特殊润湿性(如超疏水或超疏油)的材料用于实现油水分离。超疏水和超疏油可以通过设计材料表面的微观几何形貌和化学分子组成来获得。通过各种微纳制备手段使材料表现出对油和水截然相反的极端润湿性,是这类材料实现油水分离的关键所在。本文首先阐述了实现油水分离的重要意义,并介绍了材料表面润湿性的相关理论基础。根据材料对水和油所表现出的不同超疏液性与超亲液性,对油水分离材料从以下三类分别介绍：(ⅰ)超疏水/超亲油材料,(ⅱ)超疏油/超亲水材料,(ⅲ)智能响应润湿性材料。对于每一类油水分离材料,本文概括了国际上近期相关的代表性研究工作,包括材料的制备方法和实现油水分离的原理和过程,以及这些材料的主要特点和应用。最后,针对基于特殊润湿性材料实现油水分离,探讨了该研究领域目前存在的主要问题和面临的挑战,并对该领域的应用前景进行了展望。     

超疏水油水分离材料研究进展

近年来,石油泄漏和有机污染物排放对环境和生态系统造成了严重甚至不可挽回的损害,油水分离已成为一个全球性的挑战,如何处理油水混合物并将其有效分离已成为目前亟待解决的问题.许多仿生超疏水材料已被用于选择性油水分离研究,显示出诱人的应用前景.本文作者简要介绍了自然界超疏水现象以及固体表面浸润性理论,分析了材料的疏水亲油原理,重点介绍了近年来超疏水油水分离材料的研究应用进展,并对本领域的研究趋势进行了展望.     

超疏水-超亲油棉织物的制备及在油水分离中的应用

采用溶胶-凝胶法制得Zn O溶胶,以棉织物为基底,在其表面浸涂Zn O溶胶,再经辛基三甲氧基硅烷表面修饰后显示出超疏水性和超亲油性,水滴和油滴在其表面的接触角分别为152°和0°.利用棉织物表面的超疏水性和超亲油性,可以实现对油水混合物中油和水的有效分离.为防水服饰的设计、超疏水/超亲油材料的制备及在油水混合物的分离与应用提供借鉴.     

阻燃超疏水棉纤维的制备及性能

将氢氧化镁(Mg(OH)₂)凝胶沉积到棉纤维上,以提高棉纤维表面粗糙度和阻燃性能,随后将含有Mg(OH)₂的棉纤维浸渍到聚二甲基硅氧烷(PDMS)溶液,获得阻燃超疏水棉织物。 并对棉纤维进行了傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)、疏水性、热稳定性、阻燃性能和耐久性测试。 结果表明,Mg(OH)₂负载到织物上,使得织物表面具有一定的微/纳米结构,形成了粗糙涂层。 当Mg(OH)₂浓度为1.0 mol/L时,Mg(OH)₂/PDMS改性的织物接触角(CA)可达158°,极限氧指数(LOI)提升至24.5%,导热系数为0.0525 W/(m·K), 具有超疏水和阻燃性能。 整理后织物经过20次洗涤,100次磨擦,极端条件处理后,CA仍大于150°,LOI值高于23%,显示了较好的耐久性。     

超疏水、高强度石墨烯油水分离材料的制备及应用

通过绿色环保的表面修饰方法,采用氧化石墨烯(GO)对双亲的三聚氰胺海绵(MS)进行表面改性,制备了超疏水的还原氧化石墨烯/三聚氰胺海绵(RGO-MS).采用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)及扫描电子显微镜(SEM)对制备的RGO-MS进行了结构、形貌和组分分析,并对其机械性能、疏水性、吸附性能、循环使用和连续油水分离性能进行了研究.实验结果表明,还原氧化石墨烯涂层和海绵骨架紧密相连; RGO-MS对水上浮油和水下重油均具有优异的吸附能力,并且在完成50次吸附-挤压循环测试之后仍保持90%以上的吸附能力,对静止和搅拌情况下的油水混合物的分离效率分别高达4. 5×10~6和3×10~6L/(m~3·h).因此,RGO-MS在处理油脂和有机物泄漏造成的大面积污染方面有着巨大的应用前景.     

树莓状超疏水多孔复合棉纤维的制备及油水分离性能

基于聚多巴胺（PDA）的化学性质和树莓状纳米粒子的粗糙结构,以聚多巴胺包覆的棉纤维为基底,制备了具有多重粗糙度的树莓状超疏水多孔复合棉纤维材料.通过扫描电子显微镜观察树莓状超疏水多孔复合棉纤维表面的微观形貌,PDA-SiO₂纳米粒子稳定地固定在聚多巴胺涂覆的棉纤维表面.经过氟化改性的树莓状超疏水多孔复合棉纤维具有超疏水性,水接触角为158.2°,油接触角为0°.油/水分离实验结果表明,树莓状超疏水多孔复合棉纤维对己烷/水混合物的分离效率可达99.4%以上,使用20次后仍维持较高的分离效率.同时,其具有较高的溶剂吸附能力（13~34 g/g）、重复使用性及机械稳定性,吸油能力可与硅气凝胶相媲美.     

基于原位结晶苯膦酸锆膜的油水分离网的制备及应用

运用水热法在铜网表面原位结晶生长苯膦酸锆,获得微纳米级粗糙结构,且苯环排列在苯膦酸锆表面的最外层,使铜网具有超疏水和超亲油的性质,无需任何低表面能物质修饰,即可对油水混合物进行分离.苯膦酸锆层与基底存在一定的结合力,具有机械稳定性;同时又具有抗酸碱的化学稳定性.这种油水分离网不仅能够实现油水混合物的分离,还可以实现乳化油的油水分离,在实际生产运用过程中具有较好的应用前景.     

超疏水滤纸的制备与应用

对SiO2纳米粒子进行硅烷化改性,再将其修饰到滤纸上,制备出静态水接触角＞150°的超疏水滤纸,对制备条件进行了优化。 用热重分析及扫描电子显微镜对超疏水滤纸表征后发现,二氧化硅纳米粒子在滤纸纤维表面形成一层包裹层,即纳米级粗糙结构,这种结构对滤纸的疏水性具有关键作用。 对滤纸的油水分离性能进行了研究,发现其对非均相体系和高粘度油水混合物具有很好的分离效果。     

超亲水-水下超疏油PVDF-g-PAA多孔膜的制备及油水分离性能

采用相反转方法制备了丙烯酸(AA)接枝的超亲水-水下超疏油聚偏氟乙烯膜(PVDF-g-PAA),通过加入一定量的聚乙烯吡咯烷酮获得可用于油水分离的多孔聚偏氟乙烯膜.多孔聚偏氟乙烯膜具有较好的抗油污染性能及较高的力学强度,可以快速高效地分离油水混合体系和乳化油水体系,分离性质稳定,多次使用后对油水混合物的分离效率在98%以上,对油水乳化液的分离效率在91%以上,可广泛应用于油水混合体系和乳化油水体系的油水分离.     

仿生超疏水材料的构建及应用研究

<正>所谓超疏水表面是指与水的静态接触角>150°、滚动角<10°的固体表面。随着科技的进步和社会的发展,超疏水材料以其独特的润湿性能在印刷包装工业中具有广泛的应用前景。对自然界中天然超疏水表面微观结构的研究表明构建具有一定粗糙度的表面微观结构是获得超疏水表面的重要途径。本论文从超疏水固体表面微细结构的角度出发,提出了几种构建超疏水功能涂层更为简单、高效的制备方法,并研究了相应表面的润湿性能及在疏水涂层及油水分离方面的应用。具体研究内容如下:     

仿生表面液固界面摩擦力的动态调控

仿生超疏水材料在自清洁、防雾抗冰、油水分离、集水等领域有着重要应用;而在不同疏水状态之间的转换将大大促进仿生超疏水材料在智能技术领域的应用.利用软印刷技术将玫瑰花表面微观结构转印到聚氨酯弹性体PU膜表面,利用机械应力实现表面微结构的动态实时调控,实现了表面微观结构在各向同性与各向异性之间的可逆转换;利用毛细管投影传感技...     

功能化超疏水材料的研究与发展

超疏水材料由于其独特的自清洁性能在日常生活和工业领域中有着广泛的应用前景。目前,随着单一功能化超疏水材料研究的成熟,超疏水材料性能的多样性,如透明性、耐磨耐久性、润湿性转换等,在基础研究和实际应用中受到了广泛的关注。透明超疏水涂层除了具备一般超疏水涂层的性能外还具有良好的透光性;而提高超疏水材料的耐磨耐久性在实际应用中具有极为重要的意义;润湿性转换则扩展了超疏水表面在油水分离等方面的应用。虽然已有较多关于超疏水材料的研究,但仍然无法满足人们对超疏水表面功能性的需求,因此研究功能化超疏水涂层具有更加深远的意义。本文综述了超疏水材料在透明性,耐磨耐久性,润湿性转换以及混合物分离等方面的研究进展,并展望了超疏水材料领域未来的研究热点和发展方向。     

超疏水超亲油玉米秸秆粉油污吸附剂的制备及其在油水分离中的应用

超疏水超亲油材料因其在油水分离等领域有广泛的应用前景而引起人们极大关注。 目前,有很多方法可以用来制备超疏水超亲油材料,但因其过程复杂、成本高、环境适应性差限制了其在实际生产、生活中应用。 本文以玉米秸秆为原料,经TiO₂ 溶胶浸涂并经辛基三甲氧基硅烷修饰后显示出超疏水和超亲油,水滴、油滴在其表面的接触角分别为160°和0°。 研究结果显示,玉米秸秆粉表面的超疏水性源于其表面微纳米复合阶层结构及低表面能化学组成的协同作用。 利用玉米秸秆粉表面的憎水性和亲油性,能将其用于水面油污的吸附和分离,具有分离效率高、稳定性好、可循环利用的优点。 相比于其它材料,以玉米秸秆为原料制备超疏水超亲油的油污吸附剂,原料丰富、成本低、过程简单、易降解、可循环利用,有望在生产、生活中得到应用。