沈丽香:UV固化超疏水复合涂层的制备及其性能研究论文

沈丽香:UV固化超疏水复合涂层的制备及其性能研究论文

本文主要研究内容

作者沈丽香(2019)在《UV固化超疏水复合涂层的制备及其性能研究》一文中研究指出:超疏水材料具有独特的润湿性能,其在防覆冰、自清洁与防污、抗腐蚀、生物医疗、表面图案、新型运输设备及油水分离等领域应用发展迅速。但是大多数超疏水材料的制备工艺复杂,尤其是用含氟聚合物为原材料,不仅会导致成本增加,还具有毒性,不利于环保。另外,目前所用的超疏水材料还存在耐久性差的缺点,使得其难以满足实际应用需求。因此,迫切需要开发出一种制备工艺简单、廉价、低毒环保且耐用性强的超疏水材料。聚二甲基硅氧烷(PDMS)是一种廉价且不含氟的聚合物,其不但具有良好的疏水性能,而且有良好的耐机械磨损和化学腐蚀性。即使不存在其他粘合剂,经过固化,它也能牢牢地粘附在基材表面。这些性质使得PDMS适合用来制备坚固型超疏水表面。本论文主要研究内容如下:首先使用羟基封端聚二甲基硅氧烷KF-6000(PDMS-OH)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)和季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)合成具有六双键官能团的可UV固化的PDMS/PETA预聚物体系。通过傅里叶红外光谱(FTIR)、核磁共振氢谱(1H NMR)和外观观察等表征PDMS/PETA预聚物的结构与储存稳定性。接着,加入光引发剂与溶剂制备PDMS/PETA涂层。最后将棉布浸入PDMS/PETA涂层中1h,取出晾干,进行UV固化得到超疏水棉布。通过傅里叶变换衰减全反射红外光谱(FTIR-ATR)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、热重分析(TGA)、摩擦、洗涤、不同pH溶液浸泡及油水分离分析超疏水棉布的结构及性能。结果表明所得的超疏水棉布具有良好的超疏水特性,热稳定性更优,耐机械磨损及化学稳定性较强,同时还具有很好的浮油-水分离能力(分离效率>99%)及可循环利用性(即使经过30次循环试验,分离效率仍能维持在98%以上)。为了提高基材与所得超疏水涂层间的粘接强度,将乙烯基封端聚二甲基硅氧烷(V-PDMS)和十八胺(ODA)共混形成可自组装成花簇状分级结构的V-PDMS/ODA超疏水涂层,再将涂层涂覆到棉布表面上,得到超疏水棉布PDMS/ODA-fabric。通过FTIR-ATR,XPS,SEM和元素分析(EDS)对PDMS/ODA-fabric进行结构及形态分析。采用连续水冲击、试管刷擦洗、刀刮、扭曲、手指按压和胶带粘撕等一系列测试表征PDMS/ODA涂层与棉布的粘接牢度,并由机械摩擦、NaCl溶液连续冲洗和化学腐蚀实验研究PDMS/ODA-fabric的机械及化学稳定性。实验结果表明PDMS/ODA涂层与棉布的粘接牢度较强,PDMS/ODA-fabric具有良好的耐用性。通过KMnO4粉末污染物的去除及吸油测试评估PDMS/ODA-fabric的自清洁性、油水分离及集油性能。结果显示,PDMS/ODA-fabric具有良好的自清洁和吸油性能。对于不同粘度和密度的油或有机溶剂,PDMS/ODA-fabric的吸收量在138-380%范围内,有望成为一种新型油水分离及集油材料。为了进一步提高超疏水棉布的机械稳定性,我们制备了mMoS2/V-PDMS涂层。首先使用3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH-570)对二硫化钼(MoS2)进行改性,使其带有反应活性双键。通过接触角测试、水分散性、FTIR及X射线衍射仪(XRD)表征MoS2的改性情况。结果显示,MoS2被成功改性,疏水性增强。再将得到的mMoS2加入V-PDMS体系中。最后,通过浸涂与UV固化的方法得到超疏水棉布。使用FTIR-ATR分析所得棉布的化学结构,并通过SEM及EDS表征超疏水棉布的表面微观形态及元素分布情况。结果表明,mMoS2/V-PDMS涂层已成功引入棉布表面。所得棉布在不同温度处理、不同溶液浸泡及摩擦测试后表现出优异的稳定性。利用不同的油水分离操作方式(即吸油与仅由重力驱动型过滤分离)研究超疏水棉布的油水分离能力。涂层棉布既能作为吸收剂,又能组装成仅由重力驱动型分离装置应用于油水分离领域,分离效率高于97%。另外,超疏水棉布始终保持较高分离效率(经过25次使用后依然能达到96.5%),具有良好的可循环利用性。因此,其在水处理和工业污水排放清理方面将具有广阔的发展前景。

Abstract

chao shu shui cai liao ju you du te de run shi xing neng ,ji zai fang fu bing 、zi qing jie yu fang wu 、kang fu shi 、sheng wu yi liao 、biao mian tu an 、xin xing yun shu she bei ji you shui fen li deng ling yu ying yong fa zhan xun su 。dan shi da duo shu chao shu shui cai liao de zhi bei gong yi fu za ,you ji shi yong han fu ju ge wu wei yuan cai liao ,bu jin hui dao zhi cheng ben zeng jia ,hai ju you du xing ,bu li yu huan bao 。ling wai ,mu qian suo yong de chao shu shui cai liao hai cun zai nai jiu xing cha de que dian ,shi de ji nan yi man zu shi ji ying yong xu qiu 。yin ci ,pai qie xu yao kai fa chu yi chong zhi bei gong yi jian chan 、lian jia 、di du huan bao ju nai yong xing jiang de chao shu shui cai liao 。ju er jia ji gui yang wan (PDMS)shi yi chong lian jia ju bu han fu de ju ge wu ,ji bu dan ju you liang hao de shu shui xing neng ,er ju you liang hao de nai ji xie mo sun he hua xue fu shi xing 。ji shi bu cun zai ji ta nian ge ji ,jing guo gu hua ,ta ye neng lao lao de nian fu zai ji cai biao mian 。zhe xie xing zhi shi de PDMSkuo ge yong lai zhi bei jian gu xing chao shu shui biao mian 。ben lun wen zhu yao yan jiu nei rong ru xia :shou xian shi yong qiang ji feng duan ju er jia ji gui yang wan KF-6000(PDMS-OH)、yi fo er tong er yi qing suan zhi (IPDI)he ji wu si chun san bing xi suan zhi (PETA)ge cheng ju you liu shuang jian guan neng tuan de ke UVgu hua de PDMS/PETAyu ju wu ti ji 。tong guo fu li xie gong wai guang pu (FTIR)、he ci gong zhen qing pu (1H NMR)he wai guan guan cha deng biao zheng PDMS/PETAyu ju wu de jie gou yu chu cun wen ding xing 。jie zhao ,jia ru guang yin fa ji yu rong ji zhi bei PDMS/PETAtu ceng 。zui hou jiang mian bu jin ru PDMS/PETAtu ceng zhong 1h,qu chu liang gan ,jin hang UVgu hua de dao chao shu shui mian bu 。tong guo fu li xie bian huan cui jian quan fan she gong wai guang pu (FTIR-ATR)、Xshe xian guang dian zi neng pu (XPS)、sao miao dian jing (SEM)、yuan zi li xian wei jing (AFM)、re chong fen xi (TGA)、ma ca 、xi di 、bu tong pHrong ye jin pao ji you shui fen li fen xi chao shu shui mian bu de jie gou ji xing neng 。jie guo biao ming suo de de chao shu shui mian bu ju you liang hao de chao shu shui te xing ,re wen ding xing geng you ,nai ji xie mo sun ji hua xue wen ding xing jiao jiang ,tong shi hai ju you hen hao de fu you -shui fen li neng li (fen li xiao lv >99%)ji ke xun huan li yong xing (ji shi jing guo 30ci xun huan shi yan ,fen li xiao lv reng neng wei chi zai 98%yi shang )。wei le di gao ji cai yu suo de chao shu shui tu ceng jian de nian jie jiang du ,jiang yi xi ji feng duan ju er jia ji gui yang wan (V-PDMS)he shi ba an (ODA)gong hun xing cheng ke zi zu zhuang cheng hua cu zhuang fen ji jie gou de V-PDMS/ODAchao shu shui tu ceng ,zai jiang tu ceng tu fu dao mian bu biao mian shang ,de dao chao shu shui mian bu PDMS/ODA-fabric。tong guo FTIR-ATR,XPS,SEMhe yuan su fen xi (EDS)dui PDMS/ODA-fabricjin hang jie gou ji xing tai fen xi 。cai yong lian xu shui chong ji 、shi guan shua ca xi 、dao gua 、niu qu 、shou zhi an ya he jiao dai nian si deng yi ji lie ce shi biao zheng PDMS/ODAtu ceng yu mian bu de nian jie lao du ,bing you ji xie ma ca 、NaClrong ye lian xu chong xi he hua xue fu shi shi yan yan jiu PDMS/ODA-fabricde ji xie ji hua xue wen ding xing 。shi yan jie guo biao ming PDMS/ODAtu ceng yu mian bu de nian jie lao du jiao jiang ,PDMS/ODA-fabricju you liang hao de nai yong xing 。tong guo KMnO4fen mo wu ran wu de qu chu ji xi you ce shi ping gu PDMS/ODA-fabricde zi qing jie xing 、you shui fen li ji ji you xing neng 。jie guo xian shi ,PDMS/ODA-fabricju you liang hao de zi qing jie he xi you xing neng 。dui yu bu tong nian du he mi du de you huo you ji rong ji ,PDMS/ODA-fabricde xi shou liang zai 138-380%fan wei nei ,you wang cheng wei yi chong xin xing you shui fen li ji ji you cai liao 。wei le jin yi bu di gao chao shu shui mian bu de ji xie wen ding xing ,wo men zhi bei le mMoS2/V-PDMStu ceng 。shou xian shi yong 3-jia ji bing xi xian yang ji bing ji san jia yang ji gui wan (KH-570)dui er liu hua mu (MoS2)jin hang gai xing ,shi ji dai you fan ying huo xing shuang jian 。tong guo jie chu jiao ce shi 、shui fen san xing 、FTIRji Xshe xian yan she yi (XRD)biao zheng MoS2de gai xing qing kuang 。jie guo xian shi ,MoS2bei cheng gong gai xing ,shu shui xing zeng jiang 。zai jiang de dao de mMoS2jia ru V-PDMSti ji zhong 。zui hou ,tong guo jin tu yu UVgu hua de fang fa de dao chao shu shui mian bu 。shi yong FTIR-ATRfen xi suo de mian bu de hua xue jie gou ,bing tong guo SEMji EDSbiao zheng chao shu shui mian bu de biao mian wei guan xing tai ji yuan su fen bu qing kuang 。jie guo biao ming ,mMoS2/V-PDMStu ceng yi cheng gong yin ru mian bu biao mian 。suo de mian bu zai bu tong wen du chu li 、bu tong rong ye jin pao ji ma ca ce shi hou biao xian chu you yi de wen ding xing 。li yong bu tong de you shui fen li cao zuo fang shi (ji xi you yu jin you chong li qu dong xing guo lv fen li )yan jiu chao shu shui mian bu de you shui fen li neng li 。tu ceng mian bu ji neng zuo wei xi shou ji ,you neng zu zhuang cheng jin you chong li qu dong xing fen li zhuang zhi ying yong yu you shui fen li ling yu ,fen li xiao lv gao yu 97%。ling wai ,chao shu shui mian bu shi zhong bao chi jiao gao fen li xiao lv (jing guo 25ci shi yong hou yi ran neng da dao 96.5%),ju you liang hao de ke xun huan li yong xing 。yin ci ,ji zai shui chu li he gong ye wu shui pai fang qing li fang mian jiang ju you an kuo de fa zhan qian jing 。

论文参考文献

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  • 论文详细介绍

    论文作者分别是来自华南理工大学的沈丽香,发表于刊物华南理工大学2019-10-23论文,是一篇关于固化论文,聚二甲基硅氧烷论文,超疏水涂层论文,超疏水棉布论文,油水分离论文,华南理工大学2019-10-23论文的文章。本文可供学术参考使用,各位学者可以免费参考阅读下载,文章观点不代表本站观点,资料来自华南理工大学2019-10-23论文网站,若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权,请联系我们删除。

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