随着当社会科技生产力的迅速发展和人们生活水平的不断提高,采油行业泄漏、化学工业排放等引起的水资源污染问题也日益严重。引起环境水污染的一个重要原因就是油水混合且难以分离,这将导致水体生物的大面积死亡,以及燃烧着火等安全问题。因此,开发相应的油水分离材料和分离技术十分迫切。本论文通过合适的分子设计,制备了一系列的烷基和烷氧基重氮甲烷。通过二芳基卡宾的插入反应,在棉布表面引入不同的烷基链或烷氧基链,使得改性后的棉布具备了不同的亲/疏水效果。将烷基、烷氧基重氮甲烷按照不同比例修饰到棉布表面,|可以得到润湿性可控的改性棉布,这在油水分离领域具有良好的前景。具体研究如下:首先,从自然界的亲/疏水的现象入手,介绍了表面浸润的基础理论,包括杨氏方程、Wenzel模型和Cassie-Baster模型,从疏水亲油过滤材料、疏水亲油吸油材料、亲水和水下疏油材料、亲水和疏油结合的材料以及智能亲疏水开关材料等五个方面概括了油水分离材料的分类与研究进展。综述了卡宾的制备方法、化学反应,及其在材料表面修饰领域的发展历程。在此基础上提出了本文的研究思路:把卡宾表面修饰技术与亲/疏水基团相结合,通过改变表面化学组成来改变材料表面的润湿性,制备出可以选择性疏水或疏油的油水分离材料。然后,通过合理的分子设计,合成了一系列二芳基重氮甲烷。先以4,4’-二羟基二苯甲酮为原料,经过威廉姆逊合成法、腙的还原与氧化锰氧化合成了带有长链烷基的重氮甲烷(活性中间体卡宾的前驱体)。然后又以氯化亚砜和四乙二醇单甲醚为原料经过卤素取代等步骤得到了带有长链烷氧基的重氮甲烷。作为卡宾的前驱体,经过强光照或加热可以迅速生成卡宾。最后,通过卡宾的插入反应与棉布上的羟基或C-C键迅速以共价键的形式结合,制备出疏水性棉布或亲水性棉布。根据SEM、EDS、XPS、元素分析等测试可以看到棉布表面形貌和元素有着明显的变化,证明卡宾均已修饰到棉布表面。改性棉布的水接触角也是有着明显的改变,接触角大小从10°—157°均存在。经过油水分离测试得到其分离效果初次均高达99%,循环30次后仍能保持最低97%的效率,说明了卡宾改性棉布具备良好的使用寿命和分离效率。在此基础上,将十二烷基重氮甲烷与烷氧基重氮甲烷按照不同比例修饰到棉布表面,得到了水接触角在一定范围内可控的棉布。这为润湿性领域的相关研究提供了新的思路,在润湿性可控涂层的制备上也有着很不错的应用前景。综上所述,本文制备了不同亲/疏水程度的改性棉布。主要得到了两条规律:(1)同为修饰烷基重氮甲烷时,随着烷基链长度的增加,其接触角的大小也一直在增加。(2)将十二烷基重氮甲烷和烷氧基重氮甲烷按不同比例修饰到棉布表面时,可以看到随着烷基重氮甲烷比例的降低,接触角会有明显的降低。换句话说,本方法做到了润湿性可控,而不是单纯的亲/疏水切换开关,在智能可控材料与界面的制备时能够更加精确,这也证明了卡宾修饰改变材料表面润湿性的可行性与有效性。