Wettability Control between Oleophobic/Superhydrophilic and Superoleophilic/Superhydrophobic Characteristics on the Modified Surface Treated with Fluoroalkyl End-Capped Oligomers/Micro-Sized Polystyrene Particle Composites

Fluoroalkyl end-capped vinyltrimethoxysilane-N,N-dimethylacrylamide cooligomer [RF-(CH2-CHSi(OMe)3)x-(CH2-CHC(=O)NMe2)y-RF;RF = CF(CF3)OC3F7: RF-(VM)x-(DMAA)y-RF] was synthesized by reaction of fluoroalkanoyl peroxide [RF-C(=O)O-O(O=)C-RF] with vinyltrimethoxysilane (VM) and N,N-dimethylacrylamide (DMAA). The modified glass surface treated with the cooligomeric nanoparticles [RF-(VM-SiO3/2)x-(DMAA)y-RF] prepared under the sol-gel reaction of the cooligomer under alkaline conditions was found to exhibit an oleophobic/superhydrophilic property, although the corresponding fluorinated homooligomeric nanoparticles [RF-(VM-SiO3/2)n-RF] afforded an oleophobic/hydrophobic property on the modified surface under similar conditions. RF-(VM-SiO3/2)n-RF/RF-(VM-SiO3/2)x-(DMAA)y-RF/PSt (micro-sized polystyrene particles) composites, which were prepared by the sol-gel reactions of the corresponding homooligomer and cooligomer in the presence of PSt particle under alkaline conditions, provided an oleophobic/superhydrophilic property on the modified surface. However, it was demonstrated that the surface wettability on the modified surface treated with the RF-(VM-SiO3/2)n-RF/RF-(VM-SiO3/2)x-(DMAA)y-RF/PSt composites changes dramatically from oleophobic/superhydrophilic to superoleophilic/superhydrophilic and superoleophilic/superhydrophobic characteristics, increasing with greater feed ratios (mg/mg) of the RF-(VM)n-RF homooligomer in homooligomer/cooligomer from 0 to 100 in the preparation of the composites. Such controlled surfac

OLEOPHOBIC AND HYDROPHOBIC FEATURE EXPERIMENTS OF FLUORINATED HIGH DENSITY POLYETHYLENE

The surface performances of directly fluorinated high density polyethylene(HDPE)are studied with Fourier transform infrared(FT-IR)spectra,scanning electron microscopy(SEM)and contact angle(CA)system. The SEM images show that there is a three-layer structure called the reaction,virgin and boundary layer structure. The depth of fluorinated layer is 5.75μm with 1h fluorination time and 7.86μm with 2h.The depths are 5.46μm and 5.07μm when fluorine density is 2% and 1%,respectively.CA indicates that the HDPE surface property becomes more hydrophobic with the increasing water contact angle from 78.5° to 104.5°.Oleophobic and hydrophobic features of HDPE are identified by comparison of mass change experiments.It is shown that the increment rate of fluorinated HDPE is much lower than that of un-fluorinated HDPE filled in neither distilled water nor jet fuel.

兼具优异光学性能和疏水疏油性能的含氟聚降冰片烯二甲酰亚胺的制备与性能

针对聚降冰片烯材料的传统热性能提高改性策略会导致光学性能大大下降的问题,文中以全氟己基碘烷、对溴苯胺和纳迪克酸酐等原料设计合成了一种侧基带有对全氟己基苯结构的降冰片烯二甲酰亚胺单体,并将其通过开环易位聚合制备了一种新型含氟降冰片烯基均聚物(PNANPF6),以及合成了侧基分别为苯(PNANP)、对甲基苯(PNANPC1)、对三氟甲基苯(PNANPF1)、对己基苯(PNANPC6)4种结构相似的均聚物作为对照,通过核磁共振波谱和红外光谱表征证明了聚合物的成功制备。结果表明,在热性能和力学性能可基本保持的前提下,PNANPF6的水/正十二烷接触角相比PNANP提高了18°/26°;在400 nm/800 nm处的透光率相比PNANP提高了36%/22%。充分证明酰亚胺、苯环和全氟己基结构的引入可协同提高降冰片烯聚合物的光学性能和疏水疏油性能。为新型多功能降冰片烯聚合物的制备提供一条新思路。

3D打印聚乳酸膜及其油-水分离性能

采用3D(3-Dimension)打印技术制备了具有规则孔道结构且孔径可控的多孔聚乳酸(PLA)膜,然后以聚乙烯醇(PVA)为表面改性剂,利用氢键交联作用制备了PVA/PLA复合膜。当PLA膜基底填充率为70%时制备的PVA/PLA-70%复合膜的水下油接触角为165.9°,具有超疏油特性。在使用微量水润湿油-水分离膜条件下,PVA/PLA-70%复合膜的油-水分离实验结果表明:PVA/PLA-70%复合膜的油-水分离效率大于99%、水通量高达73.12 L/(m^(2)·s);油-水分离循环使用80次后,分离效率仍大于97%,且水通量稳定在56.10 L/(m^(2)·s),PVA改性PLA膜具有良好的循环稳定性。利用3D打印技术为制备可生物降解的油-水分离膜提供了新的研究方法。

阳离子分散松香胶/AKD乳液/壳聚糖联合提高麻浆与烟梗浆配抄滤嘴棒用纸的疏水疏油性能

以麻浆和烟梗浆为原料,抄造滤嘴棒用纸。通过浆内添加施胶剂〔阳离子分散松香胶和烷基烯酮二聚体(AKD)乳液〕和表面涂布壳聚糖的方法,提高滤嘴棒用纸的疏水疏油性能。探究施胶剂添加量和壳聚糖涂布量对滤嘴棒用纸防水性能、防油等级和物理性能的影响。研究结果表明:当浆内阳离子分散松香胶和AKD乳液添加量均为2%(相对绝干浆)时,滤嘴棒用纸的接触角为128.8°,60 s时滤嘴棒用纸的可勃值为24.30 g/m^(2);当壳聚糖涂布量为20 g/m^(2)时,滤嘴棒用纸的防油等级为12级。

An unusual superhydrophilic/superoleophobic sponge for oil-water separation

Development of porous materials with anti-fouling and remote controllability is highly desired for oil-water separation application yet still challenging. Herein, to address this challenge, a sponge with unusual superhydrophilicity/superoleophobicity and magnetic property was fabricated through a dip-coating process. To exploit its superhydrophilic/superoleophobic property, the obtained sponge was used as a reusable water sorbent scaffold to collect water from bulk oils without absorbing any oil. Owing to its magnetic property, the sponge was manipulated remotely by a magnet without touching it directly during the whole water collection process, which could potentially lower the cost of the water collection process. Apart from acting as a water-absorbing material, the sponge can also be used as affiliation material to separate water from oil-water mixture and oil in water emulsion selectively, when fixed into a cone funnel. This research provides a key addition to the field of oil-water separation materials.

双疏表面的制备及性能研究新进展

表面润湿性是自然界最常见的现象之一。作为润湿的一种特殊状态,近年来双疏表面的研究已成为研究的新热点。双疏表面在疏水、疏油、防污染、自清洁、低摩擦性等方面表现出巨大的应用潜力。本文系统归纳了双疏表面的制备方法,综述了双疏表面的研究新进展,并对其今后的发展进行了展望。

空心微珠疏油改性及其在抗烧蛋白泡沫中的应用(英文)

用含氟硅烷偶联剂对空心微珠进行了疏油改性处理,通过接触角变化评价其疏油改性效果.结果表明,疏油改性处理后,空心微珠与煤油的接触角可达118°.向蛋白泡沫灭火剂中添加疏油改性空心微珠之后,三相泡沫内部可形成稳定的骨架结构,有效屏蔽了热辐射向内层的传递,显著增强了泡沫在油面的稳定和抗烧性能,该方法有望用于油品火灾的扑救.

改性滤料对油田污水除油效果的影响研究

对核桃壳滤料表面进行活性改性,并将其用于含聚含油污水的处理。结果表明,当滤料填充高度为350 mm时,较未改性滤料,其除油率可提高25%~28%,反冲洗除油效果提高91%;当滤料填充高度提高到1 450 mm时,较未改性滤料,其除油率可提高34%。在过滤-反冲洗3个循环中,改性滤料较未改性滤料的反洗除油效果由44.8%提高到66.9%。改性滤料截留油污后容易被反冲洗除去而再生。相比于未改性滤料,过滤处理相同量的含油污水其寿命延长2倍以上。

含氟丙烯酸酯共聚物乳液的制备与性能研究

目的确定含氟丙烯酸酯共聚物乳液的最佳配方,研究其涂膜表面的疏水疏油性、热力学稳定性等性能。方法以甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)、丙烯酸(AA)为原料,丙烯酸十三氟辛酯(PFOA)为含氟单体,过硫酸铵(APS)为引发剂,烷基酚聚氧乙烯醚(OP-10)和十二烷基磺酸钠(SDS)为复合乳化剂,去离子水为分散介质,采用半连续种子乳液聚合法制备核壳型含氟丙烯酸酯共聚物乳液。通过CA,FTIR,DSC,TG和AFM等仪器,对共聚物涂膜的疏水疏油性能、热力学性能及表面化学成分进行表征。结果当乳化剂(OP-10与SDS的质量比为2∶1)的质量分数为3%、引发剂(APS)的质量分数为0.6%、丙烯酸十三氟辛酯(PFOA)的质量分数为9%时,单体转化率最高、凝胶率最低,涂膜对水和十六烷的接触角分别为114°和85°。结论合成的乳液具有良好的疏水疏油性和热力学稳定性等性能,适合油墨罐内壁涂料等产品。

封闭型聚氨酯氟代聚丙烯酸酯的制备与应用

以异氟尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚乙二醇(PEG-600)、三乙醇胺(TEOA)、丁酮肟(MEKO)等为主要原料,合成了封闭型水性聚氨酯(WPU),再与全氟己基乙基丙烯酸酯(C6F)、十八烷基丙烯酸酯(SMA)、丙烯酸羟丙酯(HPA)、苯乙烯(ST)等,经乳液聚合,制备了封闭型聚氨酯氟代聚丙烯酸酯乳液(WPUFA),并采用红外光谱、热重分析仪、场发射扫描电镜及接触角测量仪等对产物结构及性能进行表征与分析。将WPUFA用于涤纶织物疏水性整理,测试并探讨了整理后织物的疏水、疏油等性能,并与氟代聚丙烯酸酯进行对比。结果表明,WPUFA乳液有较好的物化性能,其乳胶膜的热稳定性较好;WPUFA乳液用量为25 g/L时应用效果较佳,其静态接触角可达到138.5°,疏水性达到90分,疏油等级达到5级。

POSS含氟丙烯酸酯聚合物的合成及其性能研究

以实验室合成的七苯基-单氯丙基 POSS（POSS-Cl）为原子转移自由基聚合（ATRP）的引发剂，合成了含 POSS 的聚甲基丙烯酸三氟乙酯（PTFEMA）均聚物（POSS-PTFEMA）、POSS 聚甲基丙烯酸甲酯-b-聚甲基丙烯酸三氟乙酯（POSS-PMMA-b-PTFEMA）和 POSS 聚甲基丙烯酸三氟乙酯-b-聚甲基丙烯酸甲酯（POSS-PTFEMA-b-PMMA）的 POSS 嵌段共聚物。利用傅里叶红外光谱（FT-IR）、核磁共振（NMR）等方法确定了 POSS 聚合物的结构，凝胶渗透色谱（GPC）表征了 POSS 聚合物的分子量和分子量分布。热失重（TGA）分析表明，3种 POSS 聚合物表现出良好的热稳定性能。对聚合物膜的疏水疏油性研究表明，聚合物膜对水接触角为97°～101°，对正十二烷的接触角则为36°～40°，且随聚合物中TFEMA 聚合度的增大，表面能减小，接触角随之增大。

多巴胺及二乙烯三胺对PVDF膜亲水化改性及其油水分离性能

亲水疏油材料对于低浓度的含油废水具有较好的分离效果。将疏水性PVDF膜浸渍于一定质量比例的盐酸多巴胺(DA)/二乙三胺(DETA)混合溶液中,从而制备出了超亲水-水下超疏油PVDF/聚多巴胺/二乙烯三胺(PVDF/PDA/DETA)膜。采用傅里叶红外光谱仪(FTIR)、X射线光电子能谱仪(XPS)和扫描电子显微镜(SEM)对制备的改性膜进行了表征。结果表明,PDA和DETA已成功负载到PVDF膜表面。探究了浸渍时间和DA与DETA的质量比对膜表面润湿性的影响,并测试了改性膜的纯水通量、油水分离效率、重复使用率以及稳定性。结果表明,当浸渍时间为12h,DA与DETA的质量比为1∶1时所制备的改性膜具有最优异的超亲水-水下超疏油性能,水下柴油和正己烷的接触角分别达到146.1°和151.6°,与原始PVDF膜相比纯水通量提高了12.67倍,对多种油水混合物表现出优异的分离性能,经过5次油水分离后,分离效率仍可达95%以上,该膜在不同pH值溶液中浸泡12h后,水下柴油接触角仍大于140°,表现出优异的重复使用性能和稳定性能。

沉淀法白炭黑粉体的疏水改性研究

以甲基含氢硅油为改性剂、二氯甲烷为硅油分散剂,采用干法对沉淀法白炭黑粉体进行表面改性,考察了改性剂用量和分散剂用量对改性效果的影响,并通过正交试验优化了工艺条件。试验结果表明,改性后沉淀法生产的白炭黑疏水性明显提高。其最佳工艺条件为:取8 g未改性的沉淀法白炭黑、甲基含氢硅油用量0.6 g、硅油分散剂用量2.4 g、恒温温度120℃、恒温成膜时间30 min,改性产物活化度达到96%以上。由红外光谱分析可知甲基含氢硅油成功键合到白炭黑表面,通过白炭黑疏水性试验及白炭黑粉体在水—油体系中的分散试验,结果证实改性后的白炭黑具有良好的疏水亲油性。

井下含水率传感器表面处理技术

基于电导式含水率传感器结构、原理和工作环境分析,揭示传感器金属电极在井下长期服役时因井液冲蚀、电化学腐蚀和油液污染等因素综合作用而发生早期失效的过程,提出利用掺硼金刚石(Boron-doped diamond,BDD)薄膜进行电极表面改性处理的方法,提高薄膜改性电极的服役性能。采用热丝化学气相沉积法沉积BDD薄膜,依次调整掺硼浓度、优化沉积时间并进行氟化处理,综合优化BDD薄膜的耐磨损性、耐电化学腐蚀性和疏油性。研究表明:掺硼浓度为6×10^(-3)时薄膜的高耐磨性和耐电化学腐蚀性赋予改性电极良好的耐冲蚀和抗腐蚀能力,摩擦系数和磨损率较因瓦合金分别降低92%和78%,低频阻抗模值大于1×10^(4)Ω·cm^(2);沉积时间8 h制备的BDD薄膜沉积晶粒尺寸较小且分布均匀,表现出良好的微纳结构,最利于提高改性电极的疏油性能,在模拟井液中的接触角达102°。BDD薄膜改性电极在模拟工况下的应用实践表明,改性电极表现出优异的耐冲蚀磨损、耐电化学腐蚀性以及抗油污黏附能力,可实现电导式含水率传感器在井下苛刻工况下的长期稳定工作。

四氟甲烷等离子体处理时间对硅橡胶疏油性能的影响

利用四氟甲烷等离子体对硅橡胶表面进行疏油改性,采用X射线光电子能谱获得样品表面元素组成和化学键信息,用红外光谱分析改性官能团的变化,用静态接触角表征其疏油性,利用几何方程计算硅橡胶表面能,分析讨论了四氟甲烷(CF_4)处理时间对硅橡胶疏油性的影响。结果表明:经过CF_4处理后的硅橡胶表面引入了F—Si—F含氟官能团,随着F—Si—F含量的增加,硅橡胶的表面能降低,硅橡胶表面的疏油性增强,在CF_4处理时间为300 s时,F—Si—F的含量最大,表面能最低,硅橡胶表面的疏油性也达到了最佳。CF_4处理后的硅橡胶对二碘甲烷的接触角比处理前的61.6°提高了100%以上,达到了123.6°。

用于油水分离的静电纺纳米纤维膜研究进展

近年来,石油泄漏以及工业含油废水的排放对生态环境造成了严重的损害,高效节能的新型油水分离材料已成为研究热点。具有特殊亲液性的静电纺纳米纤维膜是一种可用于油水分离的新型膜材料,它具有较高的比表面积和孔隙率,既可以自发实现油水分离,又能减少能源消耗。主要介绍了超亲水疏油、超疏水亲油、智能切换亲水/亲油以及单向导油纳米纤维膜,及纤维膜的制备方法、亲液性以及油水分离过程和分离效率;并对静电纺油水分离纳米纤维膜所面临的挑战和应用前景进行了展望。

利用蜡烛灰制备超疏水疏油抗菌涂层

利用蜡烛灰制备了超疏水疏油涂层,并证明其具有优异的抗菌性能.蜡烛灰的多孔网状的纳米结构放大了低表面能全氟辛基硅烷(TMEDA)的润湿性,达到了超疏水疏油的目的.

含氟聚氨酯的制备及性能研究

以二甲苯为溶剂,全氟聚醚二元醇和异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为原料,1,4丁二醇(BDO)作为扩链剂合成了含氟聚氨酯(FPU),通过改变软段全氟聚醚二元醇用量控制FPU的氟质量分数.并且以聚丙二醇(PPG)和异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为原料,以1,4丁二醇(BDO)作为扩链剂合成了不含氟的聚氨酯(PU)作为对比.对PU与FPU的结构进行了表征,考察了氟质量分数对FPU热稳定性、力学性能以及疏水疏油性的影响.结果表明,制得的FPU具有更高的拉伸强度,同时在保持聚氨酯疏油性的同时,还获得了较好的疏水性.

超亲水性含钛介孔SiO_2薄膜的制备及其自洁净性能研究

采用溶胶-凝胶/旋转涂覆法在玻璃基板表面制备含钛介孔SiO2薄膜。利用XRD、UV-Vis以及接触角测量仪对薄膜的孔结构和超亲水性进行表征。结果表明,当Ti/Si物质的量比为0～0.05时,薄膜均具有良好的介孔结构;而随着Ti/Si物质的量比的增加,薄膜的介孔有序度下降。即使在无光照条件下,含钛介孔SiO2薄膜也表现出高效的超亲水性。涂有油酸的薄膜在紫外光照射后恢复其超亲水性,且薄膜对甲基橙具有良好的光催化降解效果,表明制备的含钛介孔SiO2薄膜具有良好的自洁净性能。