SiO2超疏水薄膜的制备和性能表征

采用溶胶-凝胶法、相分离及自组装技术,以正硅酸乙酯(TEOS)为硅前体,在硅溶胶中添加聚丙烯酸(PAA)引发相分离,通过控制PAA的含量来控制相分离的程度,从而制备出表面微结构可控制的SiO2薄膜.研究了聚丙烯酸含量对薄膜表面微结构及接触角的影响.用扫描电镜(SEM)对薄膜表面进行了表征,结果表明,SiO2薄膜表面粗糙度随着聚丙烯酸含量的增加而增加.最后用三甲基氯硅烷(TMCS)进行化学气相修饰,形成TMCS自组装单分子层,制备出接触角达158°的超疏水SiO2薄膜.     

SiO2/聚四氟乙烯杂化超疏水涂层的制备

通过溶胶-凝胶工艺制备了超疏水涂层。用硅烷偶联剂-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷对SiO2溶胶粒子表面改性,将改性后的溶胶与聚四氟乙烯乳液杂化后在玻璃上涂膜形成超疏水涂层。用红外光谱、数码显微镜、扫描电镜、综合热分析对涂层进行了表征。实验结果表明-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷能提高涂层的疏水性效果,涂层表面具有纳米/微米的粗糙结构,平均静态疏水角达到156°,滚动角6°。聚四氟乙烯低的表面能和涂层特殊的表面结构是形成超疏水的原因。     

耐腐蚀超疏水超亲油不锈钢网的制备及其在油水分离过程中的应用

以不锈钢网为基底,通过化学刻蚀法制备微米级粗糙表面,通过一步浸泡法将st9ber法制得的疏水亲油纳米Si O2颗粒沉积到粗糙的不锈钢网表面,制备了具有微纳二级粗糙结构的超疏水超亲油不锈钢网。利用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)和接触角测量仪(CA)表征了超疏水超亲油不锈钢网的表面形貌、化学组成和润湿性能,并将其用于油水分离过程中。结果表明,疏水亲油纳米Si O2颗粒成功的沉积到不锈钢网表面;水滴在超疏水超亲油不锈钢网上的接触角最大为151°,煤油的接触角为0°;制备的超疏水超亲油不锈钢网不仅能高效的分离不同种类油和水的混合物,还能高效的分离油和腐蚀性液体(强酸或强碱水溶液)的混合物,其耐腐蚀特性可满足复杂环境下的油水分离要求。     

利用相分离制备透明超疏水纳米二氧化硅薄膜

以氨水为催化剂配制碱溶胶(Sol A),以盐酸为催化剂配制酸溶胶(Sol B),在酸、碱混合溶胶中添加聚丙烯酸(PAA)引发相分离,制备出高粗糙度的"沟-小山"形貌的透明薄膜,随后经过三甲基氯硅烷(TMCS)修饰,表面接触角达到151°,具有超疏水性能。     

氟化硅溶胶和超疏水涂层的制备及性能

以十三氟辛基三甲氧基硅烷(FAS-13)改性处理甲基三甲氧基硅烷(MTMS)与正硅酸四乙酯(TEOS)制备的二氧化硅溶胶凝胶,得到具有超疏水效果的氟化硅溶胶凝胶。将异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯(NDZ-201)接枝到干燥处理的氟硅烷粉末上,并作为填料加入环氧树脂(EP),制得一款防腐性强、机械性能优异的超疏水涂料。结果表明,当MTMS与FAS-13体积比为1∶2时,制得的氟化硅溶胶具有一定的“桑葚”结构,粒径在40 nm左右且分散性良好;NDZ-201添加质量为氟硅烷粉末质量的2%且钛氟硅烷粉末质量分数为60%时,涂层机械性能优异且满足超疏水的要求。     

疏水纤维素/SiO2复合气凝胶的制备和表征

以微晶纤维素和正硅酸乙酯(TEOS)为原料,通过溶胶-凝胶法制备了4种再生纤维素/SiO₂复合气凝胶,并利用十八烷基三氯硅烷(OTS)对复合气凝胶进行疏水改性,利用X射线衍射(XRD)、能谱仪(EDS)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)等对4种再生纤维素/SiO₂复合气凝胶及其疏水改性产物进行表征分析。结果表明:4种再生纤维素/SiO₂复合气凝胶均为白色固体,密度范围43.6~50.7 mg/cm³;XRD、EDS和FT-IR分析表明4种再生纤维素/SiO₂复合气凝胶中均含有硅元素,疏水纤维素/SiO₂复合气凝胶中均含有硅、氯元素;SEM分析表明4种再生纤维素/SiO₂复合气凝胶及其改性产物均呈现三维网状结构,改性产物的三维网状结构的孔隙变小。疏水纤维素/SiO₂复合气凝胶的接触角测试结果表明,4种样品接触角均大于90°,达到疏水状态,且随着TEOS用量的增加,接触角逐渐增大(最大接触角144.5°),疏水性能提高。     

基于全氟硅烷/烷基SiO2协同效应的PTFE中空纤维膜表面超疏水改性研究

在聚四氟乙烯(PTFE)微孔膜表面构建超疏水结构,有利于突破其在膜蒸馏、膜吸收等疏水膜应用过程中膜润湿的技术瓶颈。以正硅酸乙酯(TEOS)和甲基三乙氧基硅烷(MTES)为前驱体,水解-缩合制备疏水性烷基Si O_2纳米粒子,通过浸涂的方式将烷基Si O_2纳米粒子沉积组装到PTFE中空纤维膜表面;进一步应用全氟癸基三乙氧基硅烷对烷基Si O_2纳米粒子进行低表面能修饰,构建膜表面超疏水结构,制备具有超疏水性能的PTFE中空纤维膜。考察了烷基Si O_2纳米粒子制备时间、前驱体MTES和TEOS的体积比R、不同质量分数的全氟癸基三乙氧基硅烷溶液对PTFE中空纤维膜表面疏水性能和微孔结构的影响。结果表明,当烷基Si O_2纳米粒子制备时长为48 h,前驱体体积比R为4时,膜表面静态水接触角(WCA)出现最大值;当使用3%的全氟癸基三乙氧基硅烷溶液为表面修饰剂时,膜表面接触角最大可达154°,疏水效果达到最佳。     

超亲/超疏水微图案的制作及应用

介绍了超亲/超疏水微图案表面制备的多种方法以及超亲/超疏水微图案的应用,并对其特点进行了总结,评述了超亲/超疏水微图案在细胞生物学研究、微流体及平板印刷等领域的运用。     

超疏水-超亲油材料在油水分离中的研究进展

综述了超疏水-超亲油油水分离材料的研究进展及其在油水分离中的应用。首先介绍了油水分离材料的特殊润湿性的基本理论和设计理念,主要包括Young方程、Wenzel模型、Cassie模型以及制备油水分离材料的两种途径。然后全面介绍了金属网膜类、纺织品类、合成膜类等二维结构的油水分离材料,以及海绵、泡沫、气凝胶等三维网络状类油水分离材料和智能型油水分离材料。最后总结了目前在油水分离这一领域存在的一些问题,主要是油水分离的基本机制和理论研究不够完善,并指出开发和研究能够分离特殊油品的材料以及智能响应性可控的油水分离材料仍然是一大挑战。     

Pressure Response through Valve for Continuous Oil-Water Separation Based on a Flexible Superhydrophobic/Superoleophilic Thermoplastic Vulcanizate Film

Highly efficient oil-water separation shows urgent demand in industrial applications, especially in oil-spill accidents and organic solvent separation. Herein, a novel method is proposed for continuous oil-water separation by a pressure response through valve, which is loaded in a flexible convolute superhydrophobic/superoleophilic film based on low-density polyethylene (LDPE)/ethylene-propylene-diene terpolymer (EPDM) thermoplastic vulcanizate (TPV). The superhydrophobic/superoleophilic LDPE/EPDM TPV film (with contact angles of oil and water are 0° and 161.9°± 2.2°) is prepared only via a molding process where sandpaper is used as the template. The superhydrophobic/superoleophilic property of the TPV film shows robust performance in the activity endurance test. More importantly, the flexible LDPE/EPDM TPV film can be easily rolled up and loaded in through valve, which is the pressure response channel in oil-water separation. The typical separation pressure of oil and water is 3.01 and 6.17 kPa, which means the oil can be completely separated from the oil-water mixture under proper pressure in the pressure response through valve.     

One‐Step Fabrication of Superhydrophobic/Superoleophilic Electrodeposited Polythiophene for Oil and Water Separation

A facile, one‐step, and single‐component fabrication of superhydrophobic and superoleophilic coating by electropolymerization of polythiophene on a stainless steel mesh is presented. The resulting coating has low surface energy and shows surface morphology bearing both micro‐ and nano‐features without the need to add nanofillers, or pretreatment of the substrate to make it rough. The polythiophene coating also shows reversible wetting property (superhydrophobic to superhydrophilic, and vice versa) by electrochemical doping and dedoping. The coated mesh is shown to repel water of different pH (1, 7, and 14) and salt content. On the other hand, oil such as dichloromethane, gasoline, kerosene, dodecane, and crude oil can easily pass through the mesh. Therefore, the coated mesh is an excellent material for the separation of oil and water.     

溶胶-凝胶法制备二氧化硅薄膜及其性能分析

在化学领域制备二氧化硅薄膜最常用的方法是溶胶-凝胶法。采用该种方法制备二氧化硅薄膜时需要相应的前驱体以及催化剂,经过热处理将二氧化硅胶膜转化为二氧化硅薄膜。这种薄膜具有减反增透效果,并且兼具有亲水性。采用FT-IR、SEM、TG系统分析薄膜的化学组成、微观形貌和热稳定性,研究不同原料比,成膜温度对薄膜硬度、附着力及耐腐蚀性能的影响,得出性能优良的制备方法和制备工艺参数。     

PTFE-PPS复合超疏水涂层的制备与表征

通过喷涂工艺在铝基片表面制备出聚四氟乙烯(PTFE)-聚苯硫醚(PPS)复合超疏水涂层,该复合涂层具有与荷叶表面类似的二次结构,与水的静态接触角为155o,滚动角为7o. 与纯PTFE超疏水涂层相比,PTFE涂层中引入PPS后,涂层的粘附力从5级提高到1级,铅笔硬度从4B提高到4H,柔韧性从(10±0.1) mm提高到(1±0.1) mm,可以更好地满足工业应用要求.     

NaNO3/SiO2复合定形相变材料的溶胶-凝胶法制备与表征

以硅酸钠和硝酸为原料,采用溶胶-凝胶法制备了硝酸钠/氧化硅(NaNO3/SiO2)复合定形相变材料,分析了材料的组成、物相、热稳定性和相变性能. 结果表明,原位生成的NaNO3作为相变物质分散在载体SiO2的多孔网络结构中形成定形相变材料,仅是NaNO3与SiO2的物理复合,制备和焙烧过程中都没有产生新物质. 材料在低于600℃时具有良好的热稳定性,融熔热和结晶热分别为144.1和142.6 kJ/kg,融熔和结晶温度分别为302.3和301.2℃. 经100次热循环后,材料的相变热和相变温度基本保持不变.     

二氧化硅无机薄膜的制备及性能研究

采用溶胶-凝胶法,以正硅酸乙酯为原料,不同浓度氨水溶液做催化剂制备了SiO2薄膜,用可见分光光度计,综合热分析仪、X射线粉末衍射等分析手段对薄膜进行表征。研究发现,随氨水浓度的提高,所制备的SiO2薄膜的透光率提高,薄膜与基底的附着力也相应提高。XRD分析结果表明二氧化硅薄膜具有非晶态的无序结构。     

微乳液法制备纳米二氧化硅及表征

制备Triton X—10/正辛醇/环己烷/水(或氨水)油包水(W/O)型微乳液,讨论了微乳液相关性质与含水量的关系;以正硅酸乙酯(TEOS)为硅源,在制备的微乳液中受控水解制得纳米SiO2粒子,并用FT—IR、TEM、比表面测定进行表征;结果显示含水量和硅源浓度与粒子尺寸相关,TEM照片显示粒径40~80 nm。     

PPy／SiO2纳米复合材料的合成与表征

以水为反应介质,在ＳｉＯ２纳米级粒子存在下,用化学方法合成了聚吡咯／ＳｉＯ２纳米复合材料,利用元素分析,红外光谱,热失重,透射电子显微镜和四探针技术表征了这些材料的组成,结构和性能,压片成型后,材料的电导率主达４２．９ｓ／ｃｍ。