木材表面SiO2/环氧树脂/氟硅烷复合超疏水膜的构建

【目的】为获得具有良好机械耐磨性的超疏水木材,构建了木材表面SiO₂/环氧树脂/氟硅烷复合超疏水膜。【方法】采用两步法在木材表面构建有机/无机复合超疏水涂层,在木材基底预置透明环氧树脂底层以覆盖木材表面天然微沟槽结构,然后构建SiO₂/环氧树脂/氟硅烷(FAS)复合超疏水薄膜。采用场发射扫描电子显微镜、原子力显微镜以及傅里叶红外光谱仪对超疏水涂层的微观形貌和化学组成进行表征,并测试其疏水、疏油和机械耐磨性能。【结果】木材表面复合超疏水涂层具有精细的微/纳米二元粗糙结构,该结构协同低表面能物质FAS,使木材表面不仅具有良好的超疏水性能(水静态接触角为153°,滚动角低于4°),而且疏油(乙二醇接触角为146°,滚动角低于11°); 经砂纸多次磨擦后木材表面水接触角和滚动角基本不变,超疏水性能保持稳定,超疏水涂层的微纳米结构及疏水物质依然保留,表现出良好的机械耐磨性。【结论】有机/无机复合超疏水涂层体系中,环氧树脂由于黏结作用使得SiO₂纳米粒子与木材基底形成牢固的结合,从而赋予涂层良好的机械稳定性。     

超疏水吲哚基超分子聚集体制备及其在油水分离中的应用

可循环再生的多孔吸附剂是含油废水处理中最具发展前景的吸油材料。以制备的3,3'-((4-氨基苯基)亚甲基)双(1H-吲哚)(DINA)为原料,与色胺和甲醛反应并通过冷冻干燥成功制备了一种超疏水吲哚基超分子聚集体多孔材料(TDINA),利用红外光谱仪(FT-IR)、扫描电镜(SEM)表征了多孔材料的结构和形貌,研究了材料的疏水性能、吸附性能和循环利用性能。结果表明:TDINA材料具有有效的油水分离功能和较高的油吸附容量,水接触角为151.8°,油吸附量可达55.03 g/g,油水混合物的分离效率高达99.9%; TDINA材料具有出色的可回收性和再生性。     

超疏水/超亲油膜的制备及其油水分离性能

以金属铜丝网为基体，利用表面控制氧化法制备了新型超疏水/超亲油膜。首先用过硫酸钾和氢氧化钾溶液浸泡铜网制备氧化铜膜，然后用正十二硫醇和十四酸对其改性。结果表明，加入十四酸可改善膜表面微结构的尺寸和致密性，所制得膜的疏水性优于仅用正十二硫醇进行改性的膜；当十四酸的浓度为1mol/L时，所制备膜的疏水性最好，水在膜上面的接触角可达158.°。将所制备的膜用于油-水混合液的分离，起始含油量3g/L，当油相以半乳化状态存在于混合液中时，分离后水中含油量小于0.3g/L；当油相以完全乳化状态存在于混合液中时，分离后水样中含油量约为0.8g/L。     

无氟环保PDVB/PDMS涂层超疏水超亲油棉织物的制备

为了制备环保无氟的超疏水超亲油棉织物,先采用聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane,PDMS)对棉织物进行预处理,再喷涂纳米多孔聚二乙烯基苯(polydivinylbenzene,PDVB)分散液,得到PDVB/PDMS超疏水涂层棉织物,并对涂层织物的表面形态、接触角、化学组成及耐久性进行测试.结果表...     

TPU/TiO2/PDMS复合纤维膜的制备及性能研究

为了制备兼具防紫外线性能和疏水性能的TPU/TiO₂/PDMS复合纤维膜，采用静电纺丝与纳米颗粒超声负载相结合的技术将TiO₂纳米颗粒成功地负载于TPU静电纺丝纤维膜中，并用PDMS对负载了TiO₂纳米颗粒的TPU静电纺丝纤维膜进行固化处理，SEM结果表明：TPU/TiO₂/PDMS复合纤维膜的表面被成功地负载上了TiO₂纳米颗粒，且分布较均匀；防紫外测试结果表明TiO₂纳米颗粒在纤维膜上的负载使TPU静电纺丝纤维膜的UPF值得到了极大的提升，随着TiO₂纳米颗粒负载量的增加，TPU/TiO₂/PDMS复合纤维膜的UPF值逐渐增加，且当TiO₂纳米颗粒负载量为1.5 wt%时，UPF值大幅提升了75.8%.接触角测试结果表明在TiO₂纳米颗粒与PDMS共同构筑的粗糙且低表面能的复合纤维膜表面下，纤维膜的表面由亲水转变为疏水状态，随着TiO₂纳米颗粒...     

PDMS共混液制备PDMS/RGO-CO抗紫外超疏水多功能织物研究

多功能棉织物(CO)可以进一步扩大棉织物的应用范围。本文利用正己烷和乙酸乙酯作为聚二甲基硅氧烷(PDMS)的共溶剂,并与还原氧化石墨烯(RGO)结合,制备具有抗紫外和超疏水性能的多功能棉织物(PDMS/RGO-CO),并通过改变正己烷和乙酸乙酯混合比例、棉织物浸渍共混液次数、PDMS浓度,探究最佳的制备工艺。结果表明,正己烷和乙酸乙酯体积比为7∶3、棉织物浸渍次数为2次、PDMS为100 g/L时,PDMS/RGO-CO的超疏水能力最好,接触角(CA)达到165.9°,紫外线防护系数(UPF)达到544.46。与此同时,PDMS/RGO-CO还表现出优异的防污性能和油水分离能力。     

超疏水泡沫吸油材料的制备及性能研究

采用十二烷基三甲氧基硅烷(DTMS)对氧化锌颗粒表面进行处理,得到改性氧化锌颗粒,将改性氧化锌颗粒涂覆在聚氨酯泡沫表面,制备得到泡沫吸油材料.采用傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)、X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)对泡沫吸油材料的表面进行表征,利用接触角测试仪(CA)对其表面性能进行分析,并对其吸油性能和重复利用率进行了研究.结果表明:(1)该泡沫的表面水接触角为153°,具有超疏水特性;(2)该泡沫可以吸收多种油,最高吸油倍率为9.55g/g,吸水倍率为0.58g/g,重复利用率高.此种泡沫是一种综合性能优良的吸油材料.     

长效超疏水纳米复合材料研究进展

随着材料表征及制备技术的发展,越来越多的人造超疏水材料及表面被制造出来,然而人造超疏水材料及表面的长效特性差,限制其在自清洁、防冰、防雾、防腐蚀以及油水分离等领域的实际应用,其长效特性的提升对于人造超疏水材料及表面在生产生活中的应用具有重要意义.根据超疏水材料维度的不同以及超疏水结构构筑单元维度的差异,本文将人造超疏水材料分为零维结构单元构筑二维超疏水材料;零维结构单元构筑三维超疏水材料;一维结构单元构筑二维超疏水材料;一维结构单元构筑三维超疏水材料以及基于块体材料的三维超疏水材料五大类,并综述了各类超疏水材料的制备方法及相应超疏水材料长效特性的研究.综合近年来超疏水材料的研究进展,提出了长效超疏水材料的设计思路和评价方法.     

基于岩棉的超亲水/水下疏油过滤材料的制备及在油水分离中的应用

文章以岩棉为基质，通过一步光引发聚合方法在岩棉纤维表面引入亲水性聚丙烯酰胺，成功制备了油水分离材料。聚丙烯酰胺改性后的岩棉为超亲水/水下超疏油性质，可以有效分离汽油、植物油等各种油品与水的混合物。分离过程中，分离效率在97%以上，分离通量超过15×10³ L/(m²·h)。考虑到高效率、低价格以及易制备等特点，基于岩棉的该过滤材料在现实中的油水分离领域具有广阔的应用前景。     

超亲水-疏油材料TiO2-F/SiO2/F-PEG油水分离性能的研究

表面功能性材料广泛应用于金属防腐、油水分离、自清洁、防覆冰、除雾等领域。通过加成方法合成了TiO_2-F/SiO_2/F-PEG材料,具有超亲水-疏油性能、良好的耐温性和耐酸碱性,并采用接触角测量仪(CA)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、热重分析(TGA)和X射线电子能谱分析(XPS)对涂层材料的表面物理化学性质进行表征。研究结果表明:TiO_2-F/SiO_2/F-PEG,在空气中具有超亲水性(θwater≈0°),在空气或水中具有超疏油性(θoil,in air≈146°,θoil,under water≈164°),具有良好的亲水疏油性能;在室温和重力驱动下,油水分离效率达到99%,涂层经过20次循环使用,油水分离效率不低于98%。     

木材仿生趋磁性及其超疏水性能

 室温条件下,利用含Fe³⁺和Fe²⁺盐为前体的化学共沉淀法,成功地在木材表面上附着纳米磁性γ-Fe₂O₃颗粒,并经过进一步化学改性后得到超疏水性材料。利用SEM、XRD、VSM及FT-IR等分析技术对样品进行了表征分析。结果显示,磁性粒子的形状类似颗粒状,并均匀地附在木材表面;γ-Fe₂O₃纳米粒子通过氢键作用与木材表面的羟基相互键合而成功附着在木材表面,并且具有良好的晶型,且磁性γ-Fe₂O₃纳米颗粒显示出良好的超顺磁性,经过改性的磁化材料具备很好的超疏水性。     

2D TiO2/Ag3PO4异质结复合催化剂的制备及其光催化性能研究

采用溶剂热法制备了二维TiO₂纳米片（2D TiO₂）,然后通过原位生长法在其表面沉积Ag₃PO₄,得到2D TiO₂/Ag₃PO₄异质结复合光催化材料。通过透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、紫外可见分光光谱法（UV-Vis）、X射线光电子能谱（XPS）、N₂吸附-脱附法（BET）等手段对催化材料进行了表征,评价了2D TiO₂/Ag₃PO₄在可见光下催化降解罗丹明B （RhB）的性能,并结合荧光和电化学测试结果,提出了2D TiO₂/Ag₃PO₄的可见光催化机理。结果表明,2D TiO₂/Ag₃PO₄的吸附-光催化降解性能随着Ag₃PO₄含量的增加而提高;少量H₂O₂可以极大地提高2D TiO₂/Ag₃PO₄的光催化活性;光催化降解RhB过程中的主要活性物质是·OH和·O^-₂,异质结的存在使2D TiO₂/Ag₃PO₄具有比2D TiO₂更优异的光催化活性、电荷分离能力和更快的光电子转移速率。     

换热器表面疏水涂层的制备及性能测试

在可溶性聚四氟乙烯(PFA)、聚四氟乙烯(PTFE)及环氧树脂(EP)中添加纳米二氧化硅等材料，制备了应用于冷凝式换热器表面的超疏水自清洁性复合涂层。对复合涂层进行接触角、导热系数、耐磨性、结合强度及自清洁性测试，研究其综合性能。测试结果表明，含7.5%～9.4%纳米SiO₂的PFA涂层与含1.4%～2.3%纳米SiO₂的PTFE涂层接触角均在150°以上，其表面自清洁性优异。添加0.8%～1.7%的石墨可将涂层的导热系数由0.2 W·m^-1·K^-1提升至2 W·m^-1·K^-1以上。涂层的耐磨性随SiC含量的增加而提升，对于PFA超疏水涂层，添加SiC能使涂层被砂纸打磨后仍能保持良好的疏水性。EP涂层的结合强度达ASTM(美国材料与试验协会)等级5B,PFA涂层为4B,PTFE涂层为3B。     

SiCp/Al复合材料超疏水功能表面的性能及制备

为提高SiCp/Al复合材料的服役性能,本研究采用紫外激光刻蚀与盐酸溶液腐蚀相结合的方法,在SiCp/Al复合材料试样表面构建二级微结构,经低表面能处理后制备出超疏水功能表面.采用超景深三维显微系统、扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)、能量色散X射线能谱仪(energy dispersive spectrometer,EDS)、接触角仪等设备,以及电化学试验、温度循环试验、摩擦试验等方法,研究了所制备的SiCp/Al复合材料超疏水功能表面的微观形貌、组成成分、疏水性、耐腐蚀性、温度稳定性以及耐磨性.试验结果表明:所制备的试样具备良好的超疏水性能,10 μm粒径试样表面的接触角达到了163.8°,且滚动角小于1°.与未处理试样相比,所制备试样的表面具有良好的耐腐蚀性、防污性和温度稳定性,以及一定的耐磨性能.同时,SiC颗粒的粒径越大,激光刻蚀难度越大,所制备试样表面的耐腐蚀性能越好.SiC颗粒粒径对所制备试样表面的防污性、温度稳定性和耐磨性能的影响较小.     

CuO/TiO2复合材料制备与光催化性能研究

采用溶胶—凝胶法在550℃热处理条件下制备纯TiO₂及CuO/TiO₂复合光催化材料.通过X射线衍射、扫面电子显微镜和荧光光谱等方法对催化剂的晶体结构、微观形貌，以及光生电子和空穴复合率进行表征，并以亚甲基蓝作为目标污染物，研究其光催化性能.结果表明，采用550℃热处理工艺制备的纯TiO₂为锐钛矿结构，Cu元素加入后，TiO₂中出现了微量的金红石，促进了锐钛矿向金红石转变，并且产生了CuO相，形成了CuO/TiO₂复合材料.CuO的产生有利于抑制光生电子与空穴的复合，但CuO/TiO₂对亚甲基蓝的降解率低于纯TiO₂,这可能是CuO/TiO₂复合材料的纳米颗粒团聚现象增强，比表面积降低所致.     

核-壳有机硅/苯乙烯-甲基丙烯酸丁酯超浓乳液的合成与表征

以甲基丙烯酸丁酯、苯乙烯、八甲基环四硅氧烷(D₄)为分散相, 偶氮二异丁腈(azobisisobutyronitrile, AIBN)为引发剂, 通过超浓乳液聚合制备具有一定核-壳结构的复合高分子材料. 采用透射电镜(transmission electron microscopy, TEM)观测了材料的形态特征, 并表征了共聚物的吸水率和接触角. 结果表明, 所制备的超浓乳液体系具有良好的稳定性, 聚合材料耐水性较好.     

具有中空多壳结构的BaTiO3/TiO2@聚吡咯复合材料的制备及其吸波性能研究

信息时代的迅速发展带来了不可忽视的电磁污染问题,吸波材料在电磁污染、信息安全等领域发挥着重要作用。理想的吸波材料应当具有涂层薄、吸收强、频带宽、机械性能好等优点。BaTiO₃属于传统的介电损耗型吸波材料,拥有较高的介电常数,然而吸收强度低、有效频带窄等缺陷限制了其发展应用。通过材料纳微结构的调整以及成分的复合对BaTiO₃进行改性处理,是提高材料吸波性能的有效方法。本文旨在开发一种吸收强度高、有效频带宽的BaTiO₃基复合吸波材料。以碳质微球为模板,采用次序模板法合成了中空多壳层结构（HoMS）的TiO₂微球,经原位水热将TiO₂转变为BaTiO₃,再通过吡咯蒸气聚合在BaTiO₃/TiO₂ HoMS壳层上包覆聚吡咯（PPy）,成功制备了具有不同壳层数目的复合吸波材料。利用矢量网络分析仪对不同BaTiO₃基复合吸波材料的电磁参数进行测试,分析了不同复合结构对材料吸波性能的影响。研究结果表明,包覆了PPy的BaTiO₃基复合材料表现出更加优异的吸波性能。其中,三壳层BaTiO₃/TiO₂@PPy HoMSs的吸波性能最佳,有效吸收频宽达4.20 GHz,在13.34 GHz处反射损失最小,为?21.8 dB,吸波涂层的最佳匹配厚度仅为1.3 mm。中空多壳层结构不仅能够延长电磁波的传输路径,同时为不同损耗机制材料的复合提供了丰富的调控空间,实现了吸波性能的提高。     

构树叶制备介孔TiO2/SiO2复合材料的光催化性能及其动力学研究

以构树叶为生物模板和硅源,以钛酸四丁酯(TBOT)为前驱体,采用浸渍法制备了不同质量分数(w(TiO₂)=0、2.6%、4.0%、5.5%、7.0%和8.6%)的TiO₂/SiO₂复合材料.采用XRD、FTIR、SEM、XPS、TEM、BET、XRF、UV-Vis DRS等对复合材料进行了表征.结果表明,TiO₂/SiO₂复合材料主要由锐钛矿相TiO₂组成,形成了平均粒径为500 nm的纳米球.该材料具有典型的介孔结构,平均孔径为7.2 nm,比表面积为50.42 m~2/g.以罗丹明B作为模型,在紫外光照射下进行光催化降解实验来评价不同材料的光催化活性及进行动力学研究.实验结果表明,与w(TiO₂)=0催化剂相比,改变TiO₂质量分数所制备的TiO₂/SiO₂材料均表现出较强的光催化活性,其中掺杂w(TiO₂)=5.5%的催化剂具有最优的催化性能...     

涂层法制备超疏水表面及在油水分离中的应用

采用涂层法,以含硅聚四氟乙烯为成膜物质,以疏水纳米SiO2为填料,成功制备出含有微/纳米复合结构的超疏水表面.系统研究了疏水纳米SiO2和低表面能物质的含量与涂层表面水接触角的关系.采用接触角测量仪和扫描电子显微镜(SEM)分别对涂层的水接触角和表面形貌进行表征,根据国家标准分别对涂层厚度、硬度和结合力进行测试.在最佳制备条件下,该超疏水涂层水接触角153.5°,涂层厚度22μm,涂层硬度4H,结合力1级.该超疏水涂层具有自清洁及良好的油水分离性能.     

高强度超疏水性杨木材料的构建

 针对超疏水性材料应用过程中性能不够持久的问题,以杨木为例,通过实验研究了具有高强度超疏水性能的杨木材料的构建。采用真空加压方法将二氧化硅合成原料注入杨木内部,使正硅酸乙酯、氨水、乙醇在杨木微米级导管内发生溶胶-凝胶作用而生成SiO₂纳米粒子,在不破坏杨木原本结构的情况下实现二氧化硅与木材的复合,使杨木材料形成更强健的二维多级粗糙结构,并经十八烷基三氯硅烷修饰使杨木材料表面获得高强度的超疏水性能。检测结果表明,该超疏水性杨木材料样品在水、腐蚀性液体（酸液/碱液）、常见有机溶剂中以及一些常见条件下均保持了优异的超疏水特性能。