特殊润湿性镍网的制备及其油水分离性能

采用水热合成法在镍网基体表面制备出绒毛状碱式碳酸钴(CoOC),该表面水的接触角为0°,而水下油的接触角为158.1°,表现出优异的超亲水/水下超疏油性能;再经十六烷基三甲氧基硅烷(HDTMS)修饰降低其表面自由能,获得了超疏水性能,水在其表面的接触角为157.2°.设计了一套可连续的油水分离器,将上述两种具有相反润湿性能的镍网应用于油水混合物的分离,表现出较高的油水分离效率和较大的通量,并克服了以往工作分离效率低、处理量小等缺点;修饰后CoOC/HDTMS镍网表面的Si—O键具有较高的键能,其耐热性能得到了很大的改善,这为较高温度下含油废水的分离提供了一个新思路。     

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%。     

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。     

超疏水/超亲油RGO/TiO2@MS海绵的制备及油水分离性能

文章采用浸渍法制备一种表面柔软的超疏水/超亲油还原氧化石墨烯(reduced graphene oxide, RGO)/二氧化钛(TiO₂)三聚氰胺海绵(melamine sponge, MS)(RGO/TiO₂@MS),可实现油水的高性能和高效率分离。RGO/TiO₂纳米复合材料与MS的结合赋予两亲性MS超疏水和超亲油性能(水接触角152°、油接触角0°),实现三维MS材料有效、快速的油水分离，其油水分离效率高于99.5%,有良好的机械稳定性、化学稳定性和持久的抗污染能力。此外，在使用RGO/TiO₂@MS三维材料对以正已烷为模型油的油水乳液进行油水分离中，重复吸油—挤压—吸油步骤100次后，RGO/TiO₂@MS三维材料仍然具有优异的油水选择性，且分离效率仍可达95%以上，因此该材料具备可循环利用的优点。研究结果表明，RGO/TiO₂@MS是一种技术简单、可以快速生产、可重复性高的超疏水/超亲油三维新型油水分离材料，同时具备经济性和环境友好性，可在实际...     

具有自清洁性质铜网的制备与表征

采用简单的化学镀方法在铜网表面镀上了一层谷穗状的微-纳米银涂层,然后通过硬脂酸改性得到了具有自清洁性能的超疏水铜网.采用X射线粉末衍射(XRD)和能量色散X射线光谱仪(EDX)分析镀层的化学成分,扫描电子显微镜(SEM)观测铜网的表面形貌,接触角测量仪(OCA)测量铜网的水接触角.研究了镀膜时间对铜网表面形貌和水接触角的影响,通过参数优化成功制得了水接触角为154.5°,滚动角为3°的超疏水铜网,并对该铜网的自清洁性能进行了测试.     

氨碱氧化法制备具有浸润性梯度的铜网

浸润性梯度表面在液体自运输和生物蛋白或细胞吸附研究方面有着重要作用,具有相同表面性质的筛网结构可以应用在油水分离领域。采用氨碱氧化法,将铜网浸泡在氨碱溶液中,在不同的局部反应时间下制备氢氧化铜纳米线,从而得到具有连续浸润性梯度的铜网。通过扫描电子显微镜观察了铜网表面的微观结构以及纳米线的生长状态,并采用接触角测量仪研究了水滴浸润性的变化。结果表明:氢氧化铜纳米线的不同生长状态导致铜网表面具有不同的浸润性,同时表面浸润性的梯度率受制备过程中混合溶液浓度的影响,梯度范围受混合液滴加速率的影响。     

基于静电纺丝的高效油水分离膜装置

采用静电纺丝技术在多孔聚乙烯瓶上沉积聚丙烯腈(PAN)纤维膜,制备了具有高效油水分离性能的分离膜装置。利用扫描电镜(SEM)、红外光谱(FITR)和接触角测试对PAN纤维膜的形貌、表面官能团、亲疏水性进行了表征,并通过吸油实验、油水分离实验评价了分离膜装置对不同油类的吸收性能及不同油水混合物的分离能力。结果表明分离膜装置表面的PAN纤维膜具有大量孔结构和表面亲油疏水特性,其赋予该分离膜装置优异的油水分离性能,对多种油水混合物实现近100%分离,且循环分离稳定性好。分离膜装置内部的多孔聚乙烯瓶为分离膜装置表面PAN纤维提供了有效力学支撑,同时可作为收集器存储经膜分离的油或水。分离完成后可利用适宜的除油剂清洗、再生,再生后的分离膜装置结构完整,仍能保持很高分离效率。     

相分离法制备具有超亲水和水下超疏油性能的SiO_2多孔涂层

以硅溶胶和环氧树脂为原料,利用相分离法制备具有超亲水和水下超疏油性能的海绵状SiO_2多孔涂层,同时探讨了毛细作用对海绵状多孔涂层超亲水和水下超疏油性能的影响.毛细作用使水滴在三维贯通的多孔涂层表面迅速扩张并形成一层水膜,水膜的存在使得海绵状多孔涂层容易实现超亲水和水下超疏油.该制备方法操作简单、灵活,适用于不同形状、不同材质的基底,并且通过调节相分离过程可制得具有不同孔径的涂层以满足可见光透过率的要求,可应用于多种材料的超亲水和水下超疏油处理.     

毛细力学在超亲水膜分离过程中的应用及力学模型

目前基于特殊润湿性的油水分离膜方面的研究很少涉及到膜分离过程中相关动力学过程的考察以及量化计算.文中运用毛细力学的思想考察超亲水膜分离过程的相关物理量,将基于特殊润湿性的膜材料的膜孔归类为毛细管孔道,在此基础上建立数学模型,对超亲水膜分离油水混合物中的受力情况进行了详细分析;从表面张力的角度计算分析了空气中超亲水超亲油膜在水下超疏油的原理;从毛细力学的角度对膜分离过程中的毛细流动速率、毛细管总渗透速率、膜通量以及临界穿透压力等进行了详细的计算,并通过实验进行了检验;在此基础上初步从毛细力学角度探讨了超亲水及水下超疏油分离膜的分离机理.     

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。     

油水乳化液在复合疏水网膜上破乳与分离实验研究

油水分离对于采油、炼油,以及含油废水的处理有着重要的意义.以不锈钢丝网为基底,采用喷涂-高温塑化的方法复合聚苯硫醚-聚四氟乙烯(PPS-PTFE)涂层,得到了表面形态不同的复合网膜.采用扫描电镜、接触角测量仪等设备对其表面形态与疏水性进行了表征.具有立体纤维网状结构的破乳网膜对乳化液具有良好的破乳效果,从而使乳化油转化为分散油和浮油,然后由超疏水油水分离网膜对油水混合物进行多级分离,达到油水分离的目的.实验过程对不同操作条件下的油水分离效果进行了研究,在优化的操作条件下,经五级分离,出口水中油含量可降至25mg/L,良好的分离效果为超疏水油水分离网膜今后的应用奠定了基础.对破乳分离机理进行了简要分析.     

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。     

The effect of water content in crude oil on the tribological behavior of screw pump’s stator rubber

It is worthy of studying the effect of water content in crude oil on tribological behavior of stator rubber, because the different water content would affect the swelling and wear of rubber. Compatibility of dewatered crude oil and water was observed after mixture of dewatered crude oil and water （called oilwater mixture） was mechanical stirred and statically placed. Static etching experiment of samples in oil-water mixture was performed using hanging patch test. Wetting contact angle of oil- water mixture on rubber surface was measured by contact angle meter. Tribological behavior of samples in mixture was measured using a ringonblock tester. The result shows that when the water content is less than 15 %, water can blend with dewatered crude oil, and oil-water separation happens when water content was more than 15 %. With the increasing of water content in crude oil, Wettability of mixture and swelling increment of samples decrease. The wear loss of sample increases after treated by swelling experiment, and FKM owns better wear resistance than NBR.     

取心工具用大尺寸疏水吸油海绵的制备与吸油性能研究

海绵取心工具（取心衬筒）中一种关键材料是高吸油海绵，为了满足钻井取心的使用需求，需要制备大尺寸、超疏水的吸油海绵。利用多巴胺（DA）氧化自聚（以NaIO₄为氧化剂）以及聚多巴胺（PDA）与疏水剂（十八胺，ODA）的反应，采用一步和两步浸涂法对小尺寸（30 mm×30 mm×10 mm）和大尺寸（910 mm×400 mm×10 mm）商用三聚氰胺海绵进行疏水改性；利用扫描电子显微镜（SEM）观察改性海绵的表面形貌，并测定其水接触角和吸油性能。结果表明：改性海绵表面形成了PDA粒子，两步法所得改性海绵的表面粒子细密、均匀；增大DA的质量浓度和提高氧化剂含量，海绵表面PDA粒子增多。确定了海绵改性的最优条件：DA质量浓度为4~6 mg/mL，DA与NaIO₄的质量比为1：1，海绵在ODA溶液中的浸泡时间为2~4 h。在小尺寸样品研究结果的基础上，将大尺寸海绵在DA溶液中浸泡1 min，在空气中放置2 h，然后与ODA溶液反应4 h进行改性，所得大尺寸改性海绵的表面水接触角为152.6°，10 s时吸油量达90 g/g，并且多次吸油、析油后仍保持较高的吸油量和解析率，可以满足取心衬筒的使用要求。     

玻片表面硅烷/氧化石墨烯复合涂层的制备及其摩擦性能

使用硅烷偶联剂 3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷(3-(dimethoxymethylsilyl)propylamine) 和不同氧化程度的氧化石墨烯(graphene oxide, GO)在玻片表面采用浸渍法制备了一种在水环境下具有较好润滑性能的氧化石墨烯涂层. 通过傅里叶变换红外光谱 (Fourier transform infrared spectrometer, FTIR)仪、拉曼光谱(Raman spectra)分析法、水接触角(water contact angle, WCA)测试等方法研究了涂层的表面形貌及其特征. 研究结果表明, 所制备的硅烷/氧化石墨烯涂层表面均一, 没有明显的缺陷. 摩擦测试结果显示, 涂层能够有效提高耐磨性能, 不同氧化程度的氧化石墨烯对抗磨性能有着不同的影响, 氧化程度越高, 抗磨性能越好.     

Durable, high conductivity, superhydrophobicity bamboo timber surface for nanoimprint stamps

Superhydrophobic bamboo timber was fabricated by magnetron sputtering and nanoimprint stamps. Conductive copper film was deposited on the surface of bamboo timber, followed by transferring lotus leaf structure pattern to the Cu-bamboo timber surface. Modified by stearic acid, the as-prepared surface with lotus leaf structure showed superhydrophobic property with the water contact angle of 152°, and the sliding angle was only 5°. The coating showed excellent mechanical resistance, environmental stability and high conductivity. It was expected that this work could promote the applications of superhydrophobic and conductive bamboo products.     

紫外光引发的玉米淀粉在软材料表面的改性

以玉米淀粉作为改性剂、二苯甲酮（BP）做光引发剂对聚合物材料表面进行紫外光偶合反应,用X-射线电子能谱(XPS)、水接触角(CA)和扫描电子显微镜(SEM)对改性后的聚合物表面进行了结构和性能表征。结果表明,玉米淀粉被固定到CPP膜表面的最佳条件为0.03g/L玉米淀粉、1.0g/L BP、12.0mW/cm²光强和8min光照时间。玉米淀粉改性后的CPP膜的接触角可由105.0°变为66.3°。随着玉米淀粉的初始浓度的增加,改性CPP膜的表面水接触角先随之下降然后略有上升;延长光照时间和增加光强均会使玉米淀粉改性的CPP膜的表面水接触角随之下降。玉米淀粉改性后的CPP膜的表面形成了一定规则形状的颗粒结构。     

木素磺酸盐在纸浆纤维表面的层层自组装及其疏水改性功能

利用木素磺酸盐 (LS) 与Cu2+层层自组装的方式对纸浆纤维进行了表面修饰，并研究了表面润湿性的变化。X射线光电子能谱证明了纤维表面S和Cu的含量随着LS与Cu2+ 的交替组装而增加，这说明LS和Cu2+在纤维表面的层层自组装是可行的。原子力显微镜对纤维表面的研究表明，随着层层自组装的进行，纤维表面的微细纤维逐渐被木素致密覆盖；表面木素的增加致使相图的平均相位逐渐增大，说明了表面疏水性的提高。通过测定动态接触角发现，纤维的初始接触角随着自组装层数的增加而增大，且一定时间(0.08s)内接触角的下降速率在减小。当组装5层木素后，纤维表面的初始接触角由0°提高至104.8°，0.08s 后下降至78.9°，表面由高度亲水性变为具有一定疏水性。通过控制SL自组装的层数可以有效且可控地实现纸浆纤维的疏水改性。     

B10白铜表面超疏水膜的制备及其耐腐蚀性能研究

以B10白铜为基底,采用刻蚀、煅烧和表面改性的方法制备了超疏水膜,采用K100-MK2型张力仪测量超疏水膜的接触角,采用扫描电子显微镜观察超疏水膜的表面形貌,采用电化学工作站测试超疏水膜在3.5% NaCl（%表示质量分数）水溶液中的耐腐蚀性能。结果表明,刻蚀、煅烧后的B10白铜样品分别在溶液A中改性5 min、在溶液B中改性12 h后,得到的两种超疏水膜的接触角可分别达到153.2°和151.5°。将两种超疏水膜分别在3.5% NaCl水溶液中腐蚀10 d后,与裸B10白铜相比,仍表现出较好的耐腐蚀持久性。该方法为制备具有抗腐蚀和自清洁性能的超疏水表面提供了一条有效途径,可用于金属材料的表面改性。