几种环境友好型超疏水材料的研究

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近几十年来,超疏水材料从特殊的润湿性出发,被开发出了自清洁、防结冰、油水分离、防腐蚀等众多应用功能。随着超疏水材料在不同领域展现出巨大的应用潜力、逐渐投入市场,为了解决日益增长的实际应用需求,大多数研究都集中在如何提高其机械与化学稳定性。然而,越来越高的稳定意味着当投入大量使用后,超疏水材料的降解和回收利用会变得越发困难,在超疏水材料制备、使用和后处理过程中产生的环境污染问题也必将越发严峻。本论文综述了超疏水材料的发展历史、理论研究现状与一般制备方法,从而引出构建超疏水材料所需的必要条件带来的环境污染问题。为了解决这一问题,本论文做出以下工作:首先将改性氧化硅颗粒与室温下可快速固化的聚二甲基硅氧烷(PDMS)复合,提出了一种快速制备透明超疏水涂层的方法,在制备过程中使用了低污染的不含氟表面改性剂对氧化硅进行改性,并使用了低污染的刷涂法,探索了超疏水涂层的环境友好型制备方法。对制备出的涂层进行性能测试,结果表明涂层具有很好的透明度和耐热性,具备一定的机械稳定性,适用于各类基体,且可快速修复,为实用型透明超疏水涂层的快速、环境友好型制备提出一种可能的方式。随后,以解决超疏水材料发展过程中出现的环境污染问题为目的,通过将疏水颗粒与可降解、可回收的热固性树脂聚六氢三嗪(PHT)进行复合,提出了可降解、可回收且兼具机械与化学稳定性的超疏水材料的制备方法。疏水颗粒赋予材料的超疏水性能使材料长时间浸泡在强酸、强碱溶液中过后仍能保持性能,另一方面,用微量乙醇润湿的方法破坏表面疏水性后,材料又能够在1 mol L-1盐酸溶液中快速降解,解决了降解性与化学稳定性的矛盾,通过调节pH,不同种类的超疏水颗粒和聚合物单体均可进行回收,三次循环回收率均大于90%。通过机械稳定性实验可知,该材料具有优异的耐磨、抗冲击性能。这一策略有望作为制备可降解、可回收、稳定的超疏水材料的前瞻性工作,为减少超疏水发展过程中对环境的潜在污染提供新的思路。
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