超疏水/阻燃棉织物涂层的制备及其油水分离性能研究

来源 :华南理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:kylinbin
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
“荷叶效应”的提出给功能超疏水表面的构建提供了理论指导,超疏水表面广泛应用于自清洁、防覆冰、防腐蚀以及油水分离等领域。特别是,超疏水材料在油水分离领域具备极大的潜能,由于表面自由能的作用,油相将轻易地铺展、渗透超疏水材料,进而实现与水相的分离,将这种具备特殊的表面润湿性的材料用于分离海洋漏油或工业含油废水,符合当今社会倡导的资源节约和环境友好的发展理念。此外,阻燃领域也广受人们关注,因为火灾轻则造成财产损失,重则带来人员伤亡。因此,本论文以棉织物为基底,分别在其表面构建两种超疏水涂层和一种超疏水/阻燃的涂层,并对超疏水棉织物的油水分离性能进行了评估。主要研究内容如下:(1)原位还原法制备超疏水Cu/Cu O/Cu2O@棉织物涂层及油水分离性能研究。首先利用铜氨络合物与棉织物上纤维素的相互作用将Cu2+固定在棉织物表面,原位还原后棉织物表面形成均匀的Cu/Cu O/Cu2O纳米颗粒,最后经过低表面能物质正十八硫醇(ODT)与表面纳米颗粒之间的反应以及吸附作用,得到超疏水Cu/Cu O/Cu2O@棉织物。该棉织物展现超疏水性,其水接触角(WCA)为153.5°,对常见家用液体也展现出疏水性,且具备化学与机械稳定性。此外,超疏水Cu/Cu O/Cu2O@棉织物具备高效的油水分离效率(η)和重复使用性,对正十二烷/水混合物和正己烷/水混合物分别进行30次分离循环,其η分别保持在98%和97%;在搜集水面的正十二烷时,质量流率(8))在分离的初始阶段最高,达到0.34 g cm-2 s-1。(2)溶胶-凝胶法制备超疏水Zr(OH)4/DTMS@棉织物涂层及自清洁性能研究。利用氯氧化锆(Zr OCl2·8H2O)和正十二烷基三甲氧基硅烷(DTMS)的水解产物以及纤维素上的-OH之间的脱水缩合反应,直接制得超疏水棉织物。以WCA和粗糙度(Ra)为评价指标,考察了Zr OCl2·8H2O和DTMS加入量等对Zr(OH)4/DTMS@棉织物涂层疏水性的影响。当Zr OCl2·8H2O、DTMS和NH3·H2O的加入量分别为0.36 g、0.25 m L和5 m L时,棉织物表面生成一层粗糙度适宜的涂层,此时疏水性最佳(WCA=155.6°);通过FT-IR和XRD表征分析该涂层的表面官能团等,其结果与溶胶-凝胶过程的机理相吻合;EDS谱图分析表明棉织物表面元素分布均匀。此外,该超疏水棉织物对可乐和橙汁的接触角(CA)均在152°以上,对咖啡、墨水和牛奶的CA在145°左右,且具备优异的自清洁性能。(3)阻燃和超疏水性Si O2/APP/PDMS@棉织物的制备及油水分离性能研究。首先利用超声辅助的溶胶-凝胶法在棉织物表面生成氨基二氧化硅纳米颗粒(Si O2-NH2 NPs),然后将聚磷酸铵(APP)附着其上,二者为超疏水性能提供粗糙度;最后将棉织物浸渍在聚二甲基硅氧烷(PDMS)溶液中,由于PDMS在提供低表面能的同时将表面颗粒牢牢粘附棉织物纤维表面,制备得到耐摩超疏水Si O2/APP/PDMS@棉织物,其水接触角(WCA)为154.2°。由砂纸摩擦实验、溶液浸泡实验和模拟洗涤实验可知,该棉织物具备优异的化学与机械稳定性,且该棉织物热稳定性良好。此外,超疏水Si O2/APP/PDMS@棉织物对五种不同油品展现出优异的油水分离性能,对正十二烷/水混合物和正己烷/水混合物分别进行10次油水分离,其分离效率(η)分别维持在98.5%和96%,表明该棉织物重复使用性佳。当样品被点燃时,APP分解产生的聚磷酸使得棉织物纤维素脱水碳化形成膨胀炭层,其在与PDMS的协同作用下有助于提升棉织物的阻燃性能。
其他文献
目前我国科研工作发展非常迅速,科研项目投入及成果也是呈急速上升趋势。在科研投入和科研综合实力急剧增强的同时,如何监督和评价科研项目是至关重要的。科研项目综合评价不仅可以在项目申请阶段公平公正评价该项目的创新性、合理性和实用性,也可以在项目实施过程中对科研工作进行监督,在项目结束时对科研工作进行准确、公正的评估;同时科研项目综合评价也可以从大量具体科研项目评价数据基础上,对某一地区、某一单位,甚至对
户外创伤紧急处理的常见方法是使用敷料覆盖创面。传统敷料制备简便、价格低廉、可重复使用,但这类敷料吸收渗液的能力有限,容易滋生细菌、与伤口组织粘连。水凝胶是一种具有
高温铝液具有很强的腐蚀性,在铝合金熔炼、热浸镀铝及铝合金产品制造过程中,模具、坩埚等与铝液直接接触的零部件在工作中会受到铝液的腐蚀与冲刷、磨损的交互作用,极易损坏
光合作用是自然界几乎一切生命生存和发展的物质基础。高等植物和一些藻类通过特有的细胞器叶绿体(Chloroplast)完成这一生化反应以保证自身的生长需要。近年来对叶绿体蛋白进
在社会经济快速发展的冲击下,农村空巢老人问题日益引起了大家的关注。2019年的数据统计,国内60岁及以上的人口数量为2.54亿,占总人口的18.1%,这一比例在未来30年里还将不断上升。据人口学家统计,2021年中国的老年人数量在2亿人以上;5年后的2025年,中国60岁以上的老年人数量将超过3亿人;到2050年,中国老年人口的数量即将超过6亿人,占总人口的35%。养老问题,已经成为严重的社会问题
学位
随着我国工业的快速发展以及对绿色经济理念的日益重视,高效环保的液化天然气(Liquefied Natural Gas,LNG)逐渐在清洁能源中占据了主导地位。作为LNG产业链中的核心装备,LNG
随着信息技术的发展和普及,互联网越来越渗透日常生活的各个领域,影响着人们交往行为、思维方式和生活方式。网络已成为人们日常互动的主要工具之一。据不完全统计,我国目前已有9亿网民,可见网络已是社会生产、生活不可或缺的组成部分。近年来,网络求助日益成为困难群体及时有效解决问题或得到急需资源的主要途径之一,成为一种新的社会现象。网络以其方便快捷、不受时空限制的特点,日益成为更多弱势群体遇到问题,需要社会援
学位
目的硅藻检验是法医进行水中尸体死亡原因鉴定的一项重要辅助方法,也可根据硅藻种属分布进行溺水地点推断。但目前硅藻检验方法存在一定的弊端(实验不易普及或耗时费力)。人工智能是一种利用计算机研究、模拟人类行为以更高效完成相应任务的技术,其中,深度学习因其可以模仿人脑进行数据处理,并在图像处理等方面具有优越的性能,已被广泛应用于医学辅助检验中,在法医领域也有相关的研究。本研究在基于传统化学消化方法的硅藻检
在经济社会飞速发展的今天,老龄化问题成为了社会各界关注的重要议题。敬老院作为机构养老的代表组织,长期以来发挥着重要作用。新时代背景下,基于需求精细化,服务针对性的社会工作介入敬老院成为必然。敬老院老人多为无人供养、又无生活来源的老人,集体供养环境有利于老人的集中管理,但是容易忽视老人精神层面的需求。这些老人由于经历与环境等因素,容易产生消极情绪、抑郁、逃避等情况,这些都是其自我效能感低的表现。学界
学位
积分方程作为近代数学研究中的一个重要部分,其应用领域广泛渗透在物理、生物、化学等多个学科中,且很多实际问题可以归结为积分方程的问题来进行求解.Volterra积分方程在积分方程当中占有重要的地位,但由于其无解析解或解析解形式复杂,使得其数值解的研究成为学者们关注的重点.近年来,神经网络技术不断成熟,将小波分析理论和人工神经网络相结合的产物小波神经网络逐渐发展起来,它不仅具有运算速度快,抗干扰能力强