隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,具有防水、防污、抗菌及導(dǎo)電等功能的新材料已成為當(dāng)前研究的一大熱點(diǎn)。另外,由于海洋污染問題的日益嚴(yán)重,利用簡(jiǎn)單高效的方法制備耐用型油水分離材料也受到人們的關(guān)注。超疏水表面憑借其優(yōu)異的抗水性能,在防水抗污、油水分離、融冰及自清潔等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。目前,在織物表面構(gòu)造超疏水涂層的方法存在著復(fù)雜耗時(shí)、制備條件苛刻以及常使用昂貴的含氟化合物等缺點(diǎn),限制了其在實(shí)際生產(chǎn)生活中的應(yīng)用。本論文通過簡(jiǎn)單易行的方法在織物表面引入納米材料以構(gòu)造粗糙度,然后對(duì)粗糙織物表面進(jìn)行疏水化處理以降低其表面能,制備得到具有功能性的超疏水織物,并將其應(yīng)用在油水分離、自清潔、抗菌、融冰及傳感器等領(lǐng)域。本論文的主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)果包括以下三個(gè)方面:(1)利用3-巰丙基三甲氧基硅烷(MPTMS)對(duì)氧化石墨烯(GO)進(jìn)行化學(xué)接枝制得改性氧化石墨烯(mGO),并以端乙烯基聚二甲基硅氧烷(V-PDMS)為低表面能物質(zhì),采用浸涂-紫外固化法處理織物,使附著在織物表面的mGO與V-PDMS發(fā)生巰烯反應(yīng)形成交聯(lián)結(jié)構(gòu),制備得到石墨烯基超疏水織物。采用傅里葉變換紅外光譜儀(FT-IR)、X射線光電子能譜儀(XPS)和熱重分析儀(TGA)測(cè)試手段證實(shí)了GO的成功改性。借助掃描電鏡(SEM)、接觸角測(cè)量?jī)x(WCA)和原子力顯微鏡(AFM)研究了mGO與V-PDMS的質(zhì)量比對(duì)織物表面形貌和浸潤(rùn)性的影響。結(jié)果表明,隨著二者質(zhì)量比的增加,織物表面的粗糙度顯著增加,其接觸角先增加后略有降低,當(dāng)質(zhì)量比為0.25時(shí),織物的接觸角達(dá)到157°。此外,石墨烯基超疏水織物還具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性,并可成功應(yīng)用于油水分離領(lǐng)域,展現(xiàn)出高分離效率和良好的循環(huán)使用性。(2)利用多巴胺(DPA)的氧化自聚反應(yīng)對(duì)織物進(jìn)行預(yù)處理,采用原位生成法在織物表面生成銀粒子以構(gòu)造粗糙結(jié)構(gòu),通過正十二硫醇(HS(CH_2)_(11)CH_3)和11-巰基十一烷酸(HS(CH_2)_(10)COOH)的乙醇混合溶液對(duì)織物進(jìn)行疏水化處理,制備得到具有pH響應(yīng)性的超疏水織物。XPS、SEM和AFM測(cè)試證實(shí)了聚多巴胺、銀粒子和硫醇混合物均成功修飾在織物的表面。隨著正十二硫醇在混合硫醇溶液中的摩爾比的提高,織物表面的接觸角逐漸增大。當(dāng)摩爾比為0.7時(shí),所制備的織物在酸性和中性條件下表現(xiàn)為超疏水性,而在堿性條件下則表現(xiàn)為超親水性。該pH響應(yīng)性超疏水織物具有獨(dú)特的雙向油水分離能力,油水分離效率高且可循環(huán)使用性優(yōu)良。此外,銀顆粒的存在還賦予了織物良好的抗菌功能。(3)將織物首先浸泡在多元醇法合成的銀納米線(AgNWs)溶液中,取出烘干后浸泡在聚二甲基硅氧烷的己烷溶液中,經(jīng)高溫固化后制備得到導(dǎo)電超疏水織物。采用SEM、紫外可見光光譜儀(UV-vis)和X射線衍射儀(XRD)測(cè)試證實(shí)AgNWs的成功合成,借助SEM和FT-IR證實(shí)了AgNWs和聚二甲基硅氧烷均成功地修飾在織物的表面。通過對(duì)織物的表面形貌、浸潤(rùn)性和導(dǎo)電性進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)隨著浸泡AgNWs溶液次數(shù)的增加,織物表面的粗糙度逐漸增加,其疏水性和導(dǎo)電性均顯著增加。導(dǎo)電超疏水織物不僅可應(yīng)用于油水混合物的高效分離,而且還可應(yīng)用于融冰和壓阻傳感領(lǐng)域。
【學(xué)位單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TS106;TS195.57
【部分圖文】：

料表面一種十分特殊的浸潤(rùn)性能。通常，將與水的靜態(tài)接°的表面稱作超疏水表面[1-3]。在自然界中許多動(dòng)植物的表其中最具代表性的是荷葉。如圖 1-1（a）所示，當(dāng)水落顆的水珠，在荷葉表面呈現(xiàn)晶瑩的球狀而不鋪展開來。會(huì)從荷葉表面滾落，同時(shí)將荷葉表面的灰塵和污染物一和清潔。我國(guó)宋代詩人周敦頤的著名詩句“出淤泥而不象描述。利用近現(xiàn)代的科學(xué)技術(shù)手段，對(duì)荷葉表面的微 1-1（b）所示，研究學(xué)者[4, 5]發(fā)現(xiàn)，荷葉的表面分布著大結(jié)構(gòu)是由直徑為 5-9 m 的乳突構(gòu)成，且這些乳突的表4.3 nm 的樹叉狀納米結(jié)構(gòu)。同時(shí)，荷葉的表面還覆蓋有特殊的粗糙形貌和具有低表面能的蠟質(zhì)層的共同作用，會(huì)與小部分突起的頂部相接觸，而大部分則會(huì)被突起所

華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文然界中的超疏水現(xiàn)象絕不僅僅只局限于上述眾所周知的“荷葉效瑰花瓣[7, 8]、水黽腿[9]、蝴蝶翅膀[10]以及其它的動(dòng)植物[11-13]的表面類似的結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成，從而呈現(xiàn)特殊的浸潤(rùn)現(xiàn)象。如圖 1-2（a）息相關(guān)的水稻，其葉片表面也具有優(yōu)異的超疏水性能�？梢杂^察到滴會(huì)沿著平行于葉片邊緣的方向滾動(dòng)。類似于荷葉表面，水稻葉的的微納層級(jí)結(jié)構(gòu)（如圖 1-2（b）），且它的這種粗糙結(jié)構(gòu)是沿著平呈有序排列的，而在其垂直方向上任意排列[11]。

圖 1-2 （a）水稻葉的照片；（b）水稻葉的 SEM 圖Figure 1-2 (a) Picture of rice leaf; (b) SEM image of rice leaf 1-3（a）所示，在夏天的池塘和一些濕地中，經(jīng)�？梢钥吹剿w在水面不會(huì)使其腿部被沾濕。水黽之所以能夠平穩(wěn)地浮在水面上，如履平地，的微納層級(jí)結(jié)構(gòu)。在高倍顯微鏡下，如圖 1-3（b）所示，研究人員[9]發(fā)上存在許多定向排列的具有微米尺寸的剛毛。這些剛毛的直徑小于 3 m還存在有大量的螺旋狀納米級(jí)溝槽。水黽腿部這種特殊的結(jié)構(gòu)，使得其空氣從而形成氣膜，將腿部與水面阻隔開，使其不會(huì)被沾濕。
【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 張家恒;蘇鵬程;許曉璐;何晉浙;范錚;張國(guó)亮;;超疏水材料在油水分離領(lǐng)域的研究應(yīng)用[J];浙江化工;2017年09期

2 石彥龍;馮曉娟;康愷;侯楊;;溶液浸泡結(jié)合表面涂層制備超疏水-超疏油表面（英文）[J];應(yīng)用化學(xué);2019年03期

3 何金梅;何姣;袁明娟;薛萌輝;劉向榮;屈孟男;;高穩(wěn)定性超疏水材料研究進(jìn)展[J];化工進(jìn)展;2019年07期

4 吳莉莉;劉勇;張玉紅;何培新;;耐久性超疏水材料的研究進(jìn)展[J];粘接;2018年05期

5 季梅;;仿生超疏水金屬表面應(yīng)用研究進(jìn)展[J];裝備環(huán)境工程;2017年10期

6 汪建偉;石剛;陳曉薇;曹軍勇;宋慶學(xué);牛潤(rùn)海;;超疏水材料在石油行業(yè)的應(yīng)用前景[J];油氣井測(cè)試;2014年04期

7 張娟芳;吳永民;余江龍;;超疏水材料的應(yīng)用狀況和市場(chǎng)前景分析[J];經(jīng)濟(jì)師;2014年10期

8 焦志達(dá);陳剛;吉海燕;;高密度聚乙烯超疏水膜疏水性能的研究[J];塑料科技;2012年03期

9 萬晶;徐麗慧;孟云;潘虹;沈勇;王黎明;;超疏水光催化協(xié)同自清潔表面研究進(jìn)展[J];人工晶體學(xué)報(bào);2019年09期

10 薛崤;張暉;朱宏偉;張忠;;長(zhǎng)效超疏水納米復(fù)合材料研究進(jìn)展[J];中國(guó)科學(xué):物理學(xué) 力學(xué) 天文學(xué);2018年09期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 青勇權(quán);TiO_2基超疏水復(fù)合材料的制備及多功能特性研究[D];東北大學(xué);2017年

2 李永升;基于紫外光固化的高穩(wěn)定性超疏水硅橡膠復(fù)合材料的構(gòu)筑與性能[D];中國(guó)工程物理研究院;2019年

3 翁天宇;Zn/Zn-5Al雙鍍層的組織變化及其表面無鉻超疏水膜層的研究[D];華南理工大學(xué);2019年

4 李雪萍;過渡金屬基無機(jī)超疏水材料的制備、表征與性能研究[D];湖南大學(xué);2018年

5 劉發(fā)堂;具有抗結(jié)冰功能的超疏水表面的制備及其性能研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2018年

6 王強(qiáng);超疏水碳材料的制備及其性能研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2017年

7 王山林;超疏水納米涂層強(qiáng)化構(gòu)建機(jī)理及其防露和抗霜特性研究[D];東南大學(xué);2018年

8 彭磊;非可控/可控微結(jié)構(gòu)超疏水材料制備和性能研究[D];武漢大學(xué);2017年

9 徐俊波;若干緩蝕劑的負(fù)載方法及其在涂層防護(hù)中的應(yīng)用[D];浙江大學(xué);2018年

10 黃景達(dá);納米纖維素基超疏水涂層的構(gòu)筑及耐磨機(jī)理研究[D];中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院;2018年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 劉春增;基于納米SiO_2超疏水材料的制備與應(yīng)用[D];山東農(nóng)業(yè)大學(xué);2019年

2 田清源;基于水滑石超疏水功能材料的制備與應(yīng)用研究[D];山東農(nóng)業(yè)大學(xué);2019年

3 胡月;多孔材料的顯微結(jié)構(gòu)構(gòu)建及功能化設(shè)計(jì)[D];安徽理工大學(xué);2019年

4 何世軍;在N80鋼基底上制備具有耐蝕性的超疏水表面[D];西北大學(xué);2019年

5 楊飛飛;仿生超疏水材料防濕閃防凝露試驗(yàn)研究[D];華中科技大學(xué);2019年

6 陳峒霖;激光加工制備仿蘆葦葉結(jié)構(gòu)的超疏水表面[D];吉林大學(xué);2019年

7 郭亦菲;基于形貌控制技術(shù)制備超疏水涂層及在油水分離中的應(yīng)用[D];遼寧師范大學(xué);2019年

8 薛萌輝;耐久性超疏水材料的制備與性能及其應(yīng)用研究[D];西安科技大學(xué);2019年

9 袁明娟;多功能超浸潤(rùn)材料的制備及性能研究[D];西安科技大學(xué);2019年

10 劉子涵;地質(zhì)聚合物基硅酮納米纖維超疏水復(fù)合涂層的制備與性能研究[D];廣西大學(xué);2019年

本文編號(hào)：2865263