【摘 要】
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受自然界动植物的启发,特殊润湿性材料的研发与制造已经趋于成熟,并在自清洁、抗结冰、油水分离等领域起到了关键性作用。其中,在油水分离领域,具有特殊润湿性的三维多孔膜日渐成为热门选择。制造三维多孔油水分离材料有两个要点:一、制造机械强度高的三维多孔基材;二、将粗糙结构、低表面能特性与基材有机地结合起来。本文基于三维多孔基材的超疏水改性,制备了具有良好机械稳定性和化学稳定性的金属基过滤型材料和具有大吸附
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受自然界动植物的启发,特殊润湿性材料的研发与制造已经趋于成熟,并在自清洁、抗结冰、油水分离等领域起到了关键性作用。其中,在油水分离领域,具有特殊润湿性的三维多孔膜日渐成为热门选择。制造三维多孔油水分离材料有两个要点:一、制造机械强度高的三维多孔基材;二、将粗糙结构、低表面能特性与基材有机地结合起来。本文基于三维多孔基材的超疏水改性,制备了具有良好机械稳定性和化学稳定性的金属基过滤型材料和具有大吸附容量以及低生产成本的聚合物基吸附型材料。文中主要研究内容和成果分为以下两个部分:（1）金属基过滤型材料:以具有100μm孔径尺寸的多孔海绵状泡沫镍为基材,超疏水特性的纳米级碳粉颗粒为填充物,低表面能聚二甲基硅氧烷为粘合剂,使用浸涂法制备单层超疏水泡沫镍分离膜,再将单层压制为具有多级粗糙结构以及高孔隙率的多层NF/CNP-PDMS复合材料用以分离油包水乳液。并在压制过程中,通过控制三维多层材料的面密度和厚度来探究影响乳液分离通量和效率的因素。制得的微纳结构表面具有150°左右的静态水接触角,当材料面密度为875 g/m~2、厚度为2 mm时,乳液分离效率高达98%。此外,NF/CNP-PDMS具有优异的化学稳定性、机械耐久性和耐磨性。（2）聚合物基吸附型材料:将光热性能良好的纳米石墨片与提取的椰壳纤维素纤维以及一定浓度的聚乙烯醇溶液进行混合,经过化学交联与物理交联形成水凝胶,再经过冷冻干燥形成具有低密度和高孔隙率、高比表面积的气凝胶CF/GNS/PVA,使用化学气相沉积法对其进行硅烷化疏水改性获得H-CF/GNS/PVA气凝胶。其中,加入的植物纤维增强了气凝胶的机械稳定性,干气凝胶可承受自重2800倍以上的重量,纳米石墨片使其热稳定性也得到了增强。疏水气凝胶可从水中吸附各种油和有机溶剂,吸附容量根据密度的不同为自重的24-53倍,且在经历十次吸附-蒸馏循环、十次吸附-挤压循环后,吸附容量没有明显变化。
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