论文部分内容阅读
近年来,海洋漏油事件频发,每年因为此类事件的发生给经济社会的可持续发展和人类的生活带来非常严重的影响;同时在织造生产中,大量的油水混合废液会对环境造成严重的污染,此类污染容易造成严重的生态污染和破坏,影响人类的健康。随着人类对此类污染的日益重视,越来越多的科研工作者将目光汇聚于高效的油水分离材料的开发和应用。然而目前常用的高分子基油水分离材料以聚丙烯、聚氨酯、聚偏氟乙烯等不可降解或者难降解的材料为主,使用后会对环境产生二次污染。因此,开发环境友好的生物基可降解油水分离材料成为了一个亟待解决的重要课题。聚乳酸(PLA)由于化学性能稳定,机械强度较高,无毒,来源广泛,是一种极具潜力的生物可降解材料。聚乳酸非织造材料具有多孔结构特点,在医疗卫生,农业,建筑等方面都有着广泛的应用。本文制备了纤维素纳米晶(CNC)和PLA纳米粒子并对其进行形貌调控,利用制备的纳米粒子对非织造材料进行了超润湿表面改性,得到了超亲水和超疏水的PLA非织造材料。通过场发射电子扫描显微镜(SEM),傅里叶红外光谱(FTIR),视频接触角测试,孔径分析,Zeta电位等方法对制得的CNC和PLA纳米粒子以及具有特殊浸润性表面的PLA非织造材料进行了结构表征及性能分析。具体研究结果如下:1.使用不同的酸水解法制备出不同形貌的CNC粒子,盐酸和硫酸水解法制备的CNC粒子为棒状,混酸法制备的CNC形貌为球形。随着反应温度的提高和反应时间的增加,球形CNC的粒径逐渐减小。对比研究发现,在80℃和12h的反应调条件下,可以将CNC球形粒子尺寸控制在30～40nm,且在水中具有更好的分散性能。2.利用上述方法制备的CNC球形纳米粒子,通过多巴胺的自聚合反应将CNC粘附在PLA非织造材料表面,制备得到超亲水PLA非织造材料。改性后非织造材料的水接触角近乎为0°,达到超亲水的要求,同时材料的吸水率也大大提高,可以达到自重的1000%以上,相较于纯的PLA非织造材料提升了 4倍左右;该超亲水PLA非织造材料能够有效地对油水混合溶液进行分离,且经过100次的循环使用后,分离效率依然能够维持在97%以上;与纯的PLA非织造材料相比,超亲水PLA非织造材料的拉伸强力提升了 47%,且经过40次的循环使用后,力学性能几乎不会发生明显下降。3、使用溶剂挥发法制备得到PLA纳米粒子,并通过浓度及溶剂挥发速度的调节,对制备的粒子进行尺寸及形貌的有效调控,得到了直径小于100nm且形貌均一的PLA纳米粒子。将制备得到的PLA纳米粒子通过环氧树脂粘附于PLA非织造材料表面,形成一种纳/微米的粗糙结构,进一步利用HK-560的表面处理降低材料的表面能,材料的水接触角达到152°左右;利用该特殊浸润性的PLA非织造材料进行油水分离实验,对于润滑油、硅油、蓖麻油等不同密度的油类,该材料都具有较好的选择性吸收能力,对于油水混合液体的分离效率可以达到96%以上。