超疏水-超亲油表面制备方法的研究

超疏水-超亲油是材料表面润湿性的一种特殊现象,既表现出超疏水性,又表现出超亲油性。这种对油、水显示不同润湿性的超疏水-超亲油表面不仅具备自清洁、防腐蚀、减阻、抗结冰结霜等功能,在油水分离方面也具有广泛的应用前景和研究价值。文章将对目前的超疏水-超亲油表面制备方法进行深入研究,讨论其制备方法和存在的问题。

激光-热处理复合工艺制备油水分离表面及性能研究

目的研发一种高效、低成本的激光-热处理复合工艺,制备具有油水分离性能的泡沫铜表面,为石油污染的净化提供一种有效的参考方法。方法首先利用纳秒激光在泡沫铜表面上诱导出多级微纳米结构,然后将泡沫铜放入低温烘箱中加热处理,通过调控激光参数和热处理相互作用制备出了超疏水超亲油泡沫铜表面,并使用扫描电子显微镜、光电子能谱仪和接触角测量仪,对激光加工前后泡沫铜表面的微纳结构、表面化学元素组成和油水在表面的润湿性进行了表征。结果泡沫铜表面经纳秒激光加工后诱导生成的多级微纳结构受到包括激光扫描速率、激光加工功率和扫描间距等激光加工参数的显著影响。同时,配合低温热处理工艺,激光制备泡沫铜表面的化学成分快速转变,表面能显著降低,使得泡沫铜表面获得了超疏水超亲油的润湿特性。本工作制备的泡沫铜表面在空气中的最大水接触角为158.5°,油接触角为0°。并利用油水分离试验装置验证了激光-热处理复合工艺制备的超疏水超亲油泡沫铜表面可以使油和水选择性通过,分离效率超过90%。结论激光-热处理复合工艺制备的具有多级微纳结构的泡沫铜表面具备优异的超疏水超亲油特性,展现出了良好的油水分离性能,有望实现海洋生态中石油污染的净化。

铜表面超疏水和超亲油银膜的制备和性能

将铜片置于硝酸银溶液中,通过电交换反应制备了银膜,然后用12-羟基硬脂酸(HSA)进行修饰,在铜表面成功制备了HSA修饰的银膜,并对其形貌、亲水性、亲油性及水接触角的稳定性进行了研究。结果表明:制备的银膜具有微纳米二元结构的树枝晶;经HSA修饰后的银膜具备超疏水性和超亲油性,在水、无水乙醇、丙酮和正己烷中具有良好的稳定性,在空气中放置较长时间后接触角基本保持不变。

亲油性纳米ZSM-5分子筛的制备及其对碳氢燃料的催化性能

采用不同链长的有机硅烷作为表面修饰剂，在正庚烷／正丁醇中利用溶剂热合成法制备得到亲油性纳米ZSM-5分子筛．通过有机硅烷与氧化物晶种表面的羟基作用，其长链化学键合到晶种表面，形成保护层，既抑制了氧化物颗粒间的团聚，又控制了纳米ZSM-5的粒径．所制备的纳米ZSM-5平均粒径为20～70nm，且粒径随着有机硅烷碳链长度的降低而逐渐减小．添加一定量的该纳米ZSM-5到碳氢燃料模型化合物正十二烷中，在管式反应器中（550℃，4MPa）考察催化裂解行为，结果表明该亲油性纳米ZSM5分子筛能有效催化正十二烷裂解，其裂解转化率相对于热裂解明显提高，且转化率的提高随着有机硅烷碳链长度的降低而逐渐增大，其中丙基三甲氧基硅烷修饰的ZSM-5使正十二烷的裂解转化率相对于热裂解提高了115％．

硅油微乳液的制备及性能研究

以高含氢硅油(MS)、羟基硅油(HS)及氨基硅油(AS)为疏水原料、水为连续相,制备了3种水包油微乳液(HSAS、MSAS、MSHS)。通过测定3种硅油的表面活性剂的亲水亲油平衡(HLB)值,确定乳化剂和助剂的选择。分析乳化剂选择、助剂选择、助剂与乳化剂比例、pH等因素对3种体系微乳化的影响,并通过对体系加水过程中相行为的研究,绘制了3种体系的微乳区和O/W型硅油微乳液区域在内的局部拟三元相图。确定制备微乳液的工艺条件。其中,最佳工艺条件如下,MSHS体系以司班80∶吐温80=4∶6为乳化剂、甲醇∶异丙醇=7∶3为助剂;MSAS体系以AEO-3∶AEO-9=3.2∶6.8为乳化剂,正丁醇为助剂;HSAS体系以AEO-3∶AEO-9=2.8∶7.2为乳化剂,正丁醇为助剂。对三者进行一系列的性能测试。结果表明:3种硅油微乳液中,粒径大小为:HSAS<MSAS<MSHS,稳定性关系反之。且温度、离心力、pH及静置时间对MSHS的影响较大;HSAS受pH的影响较大。

极端润湿性表面研究与应用进展

简介了极端润湿性表面相关理论,总结了极端润湿性表面的制备方法,讨论了极端润湿性表面在自清洁、防雾、抗结冰结霜、耐腐蚀、响应开关、油水分离、高负载力水上设备、液体无损转移、液体定向运输、血液相容材料等领域的应用,指出了实现极端润湿性表面真正工业化应用所需解决的问题,认为制备机械性能好、静/动压承受能力强的超双疏表面是超疏液极端润湿性表面制备方面的大趋势。