超疏水表面的制備及其對(duì)不同表面張力液體選擇性分離的研究.pdf

1、潤濕性是固體表面的重要特性之一，其應(yīng)用十分廣泛，如機(jī)械的潤滑、摩擦、織物的印染、涂料的涂裝等等，都與潤濕性有著密切的關(guān)系。超疏水性表面是指水的接觸角大于150°、滾落角小于10o的表面，由于它具有許多獨(dú)特的表面性能，在自清潔材料、微流體、和減阻涂層等很多領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價(jià)值，因此在基礎(chǔ)研究和實(shí)際應(yīng)用中都受到了越來越密切的關(guān)注。表面自由能和表面幾何結(jié)構(gòu)是材料表面潤濕性的兩個(gè)決定性的影響因素，因此研究人員據(jù)這此設(shè)計(jì)出制備超疏水表面的途徑：

2、一是在疏水材料表面構(gòu)建微/納米粗糙結(jié)構(gòu)；二是在粗糙表面上修飾低表面能的物質(zhì)。然而目前的絕大部分制備超疏水的方法只能用來在實(shí)驗(yàn)室制備，同時(shí)其工藝過程較為復(fù)雜繁瑣、工藝成本較高，制備的超疏水表面機(jī)械強(qiáng)度較低，難以實(shí)現(xiàn)規(guī)?；苽浜蛯?shí)際應(yīng)用。因此開發(fā)超疏水表面規(guī)?；苽浼夹g(shù)成為其實(shí)際應(yīng)用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。此外，由于很多有機(jī)溶劑的表面張力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于水，因此目前制備的很多超疏水表面具有親油的性質(zhì)，這為人們利用超疏水親油表面分離表面張力不同的液體提供了可能性

3、，現(xiàn)在已有一些超疏水濾網(wǎng)用于油水分離的報(bào)道，但超疏水多孔材料對(duì)于不同表面張力液體的吸附和分離，尤其是對(duì)混溶液體進(jìn)行分離的應(yīng)用研究較少，還缺少油水分離效率和不同表面張力的混溶體系分離的系統(tǒng)研究。本文開發(fā)了兩種可規(guī)?；苽涑杷砻娴姆椒?，一種方法是利用工業(yè)原料聚苯硫醚微粉和疏水性二氧化硅納米粉末，采用噴涂‐固化法在瓷磚表面制備疏水復(fù)合涂層，另一種方法是利用浸涂成膜法在濾紙/濾網(wǎng)的表面修飾了復(fù)合涂層，使濾紙/濾網(wǎng)具有超疏水親油的特性。研究了

4、制備條件與表面潤濕性的關(guān)系和規(guī)律，并探索了其應(yīng)用于分離不同表面張力液體的可行性。主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下：？1.利用噴涂-固化法在瓷磚表面制備了聚苯硫醚-疏水性二氧化硅納米超疏水復(fù)合涂層，研究了熱處理溫度和和原料配比對(duì)涂層表面潤濕性能的影響，在熱處理溫度280℃、疏水性二氧化硅與聚苯硫醚質(zhì)量比為1：1的條件下，制得的復(fù)合涂層表面水接觸角大于150°，滾落角小于4°，該涂層對(duì)pH值1~14的水溶液都具有超疏性，并且具有良好的耐刮傷性和自清潔

5、效應(yīng)，有望應(yīng)用于防玷污領(lǐng)域。2.采用浸涂成膜法處理濾紙，獲得了超疏水親油特性，系統(tǒng)研究了涂層的制備條件對(duì)涂層表面結(jié)構(gòu)和潤濕性的影響，并將這種特殊潤濕性濾紙應(yīng)用于從水中分離低表面張力的液體。所制備的超疏水濾紙不但可以選擇性地去除水面上漂浮的油，而且可以選擇性地吸附乳液中乳化的油滴。超疏水濾紙對(duì)辛烷、柴油等非極性溶劑具有很強(qiáng)的吸附能力，吸附量可達(dá)到達(dá)2-3.4g/g。由于選擇透過性，超疏水濾紙用于油水分離，具有96%~98%的油水分離效率，

6、并且可以降低油中的水含量。此外，該超疏水濾紙還可以用來部分吸取乙醇-水混溶體系和異丙醇-水混溶體系中的低表面張力液體乙醇和異丙醇。所制備的超疏水濾紙具有可重復(fù)使用性和穩(wěn)定性，使其在除油污、油水分離和油提純領(lǐng)域具有應(yīng)用前景。3.利用浸涂成膜方法制備了超疏水不銹鋼濾網(wǎng)，在熱處理溫度60℃、疏水性二氧化硅與聚苯硫醚質(zhì)量比為1：1的條件下，制得的濾網(wǎng)具有超疏水和親油特性，水的接觸角可以達(dá)到154°，滾落角僅有5°，而柴油在其表面可完全鋪展。該濾