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超亲水表面是指接触角等于或者接近于0o的一种特殊表面,在自清洁、防雾、防污、油水分离等领域中获得了广泛应用,并在热传递、微流体控制、生物分子固定、蓄积雨水、减阻等方面表现出潜在的应用前景。目前,制备超亲水的方法多涉及到昂贵的仪器设备或复杂的工艺流程,难以用于大面积超亲水表面的制备;另外现有技术所制备出的超亲水表面易受外界因素如力、光、温度等的破坏,不能满足长期使用的要求。本课题首先采用简单的方法在玻璃表面接枝具有交联结构的聚丙烯酸酯超亲水涂层,研究其在防雾领域的应用;其次利用巯-烯低聚物、丙烯酸酯交联剂和介孔二氧化硅共混,在紫外光下固化制备出性能稳定且适用性广的有机/无机杂化超亲水涂层;最后采用一步气液界面反应法制备出一种修饰有巯-烯聚合物/二氧化硅杂化涂层的超亲水和水下超疏油织物,研究其在油水分离方面的应用。论文的主要研究内容和结果包括以下几个方面:(1)采用Piranha溶液对玻璃表面进行羟基化处理,并利用硅烷偶联剂γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)对玻璃表面进行化学接枝制备出带有C=C双键的改性玻璃,再将阳离子单体甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)、交联剂三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)和光引发剂2-羟基-2-丙基苯丙酮(Darocur 1173)涂覆于玻璃上,通过紫外光固化制备出与玻璃表面形成化学链接的超亲水涂层。利用红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)和能量色散谱(EDS)等测试手段证明聚丙烯酸酯超亲水涂层成功接枝于玻璃表面。通过研究DMC与TMPTA质量比对表面水接触角的影响,发现随着DMC与TMPTA的质量比的减小,接触角先减小后增大,当单体与交联剂的质量比为8/2时,涂层表面的水接触角可在2.5秒内减小到接近于0o;同时对涂层的透光和防雾等方面进行了研究,发现涂层具有高透光率和优异的防雾性能。(2)以聚乙二醇二甲基丙烯酸酯(PEGDMA)与1,4-二硫苏糖醇(DTT)为原料,制备出乙烯基封端巯-烯低聚物(ETHO),通过红外光谱(FT-IR)、核磁氢谱(1H NMR)与核磁碳谱(13C NMR)、凝胶色谱法(GPC)等测试方法证明ETHO的成功合成;将ETHO、介孔二氧化硅(HMSNs)、TMPTA和Darocur 1173为主要原料配制得甲醇溶液,喷涂于玻璃上,通过紫外光固化制备出有机/无机杂化的超亲水涂层。利用SEM、EDS、WCA、机械性能测试、耐磨性、耐沸水浴、耐酸性等测试手段对杂化涂层的结构及性能进行了测试表征。结果表明,当HMSNs与ETHO的质量比为0.75时,涂层可以在0.24 s内达到超亲水状态,并具有良好的机械性能;此外,在摩擦、强酸或沸水等条件下,所制备的涂层仍能保持超亲水性能,具有广泛的环境适应性。(3)将织物浸入到溶于乙醇溶剂的PEGDMA、三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸酯)(TTMP)和正硅酸乙酯(TEOS)的混合溶液中,取出后在氨水和正丁胺的共同催化下,采用一步气液界面反应法制备出可应用于油水分离的超亲水和水下超疏油织物。通过FT-IR和XPS确定织物表面的化学结构,SEM和AFM结果表明织物表面呈现微-纳粗糙结构;水滴在织物表面0.36 s内接触角可以达到0o,且水下油的接触角高达160o;将所制备的织物应用于油水分离,其分离效率、分离速率和入侵压强分别高达99.5%、71600Lm-2h-1和2.97 kPa,并展现出优异的可循环使用性。