论文部分内容阅读
超疏水表面是一类与水的接触角大于150°且接触角滞后小于10°的固体表面,其因在基础研究和工业应用方面具有重大的研究和实用价值而引起了科学界和工业界的极大兴趣。通常情况下,超疏水表面可通过在疏水材料表面构建一定尺寸的粗糙结构或利用低表面能的物质对粗糙表面进行修饰而获得。在本论文中,以生物质材料为基底,不仅在其表面制备出超疏水层,而且有效提升了超疏水涂层的稳定性和耐久性。通过滴涂法将PVA/SiO2杂化复合材料的水溶液滴涂到木质基表面,干燥后再用OTS试剂进行低表面能改性,最终得到具有较高的水接触角(1590)和较低的接触角滞后(-40)的且机械强度较好的超疏水涂层。其原因主要归功于：PVA/SiO2杂化复合材料在木质基表面花辨状的结构提供了制备超疏水涂层的粗糙度；OTS为表面提供了低表面能；Si02作为一种固体塑化剂添加到聚合物PVA中,提高了PVA的机械强度,从而使得所制备的超疏水涂层有很好的机械强度。通过磨损实验测试,得出由PVA/SiO2杂化复合材料所制备的超疏水木材在机械稳定性方面有了很大的提升,从而使得超疏水木材在防水、自清洁、以及防污染等领域有了更大的潜在的应用前景。通过溶胶-凝胶法在棉纤维表面制备出适当尺寸的SiO2粒子,再经过OTS低表面能改性,制备出可用于油水分离且可重复使用的超疏水/超亲油棉花。首先将棉花纤维用NaOH水溶液进行预处理,之后通过溶胶-凝胶法在棉纤维表面“生长”一层致密的SiO2粒子,最后再将棉纤维进行OTS低表面能改性。所制备的棉花可以选择性地吸收超过其自身体重50倍的多种油类和有机溶剂,同时还可以达到完全防水；所制备的超疏水/超亲油棉花在水面上具有很好的浮力。在真空泵的帮助下,油水分离循环过程的吸油后的棉花可以对所吸的油很容易的解吸。所制备的超疏水/超亲油棉花在经过数十次的“吸油/解吸”过程后,其吸油量仅有微量的降低,即所制备的吸油棉有较好的重复使用性,这主要归因于通过溶胶-凝胶法所制备的SiO2粒子通过水解了的硅烷羟基与棉纤维表面的羟基,牢固地粘附在了棉纤维表面,且不易脱落,在吸油棉再次重复使用后,其表面的微观结构不会有太大的变化,因此所制备的吸油棉有较好的重复使用性和保持较高的吸油量。从另一个角度说明了本实验所制备的超疏水/超亲油棉花表面结构的较高的稳定性和耐久性。通过溶液浸泡法,在木材、棉布和滤纸三种生物质基表面构建较稳定的和耐久性较好的超疏水涂层。方法主要有三步：将木材、棉布和滤纸三种生物质基基底浸泡在环氧树脂溶液中,使其表面覆盖一层环氧树脂；再通过在接枝有氨基的二氧化硅液中浸泡,使得二氧化硅上的氨基与环氧树脂的环氧基团发生反应,从而使二氧化硅粘附在环氧树脂表面形成微/纳二级结构；最后将基底进行OTS疏水改性,得到了具有超疏水性的三种生物质基材料。实验分别通过漏沙实验和水洗实验对这三种生物质基超疏水表面的机械稳定性和耐久性进行了测试,发现环氧树脂的浓度是影响本实验超疏水样品表面微观结构稳定性和耐久性的关键因素。根据实验最终的结果分析可得,通过本实验所制备的三种超疏水生物质基材料表面超疏水层的稳定性和耐久性有了很大的提升,从而为其在工业上的应用提供了很有力的参考。