绿色超疏水材料的制备及其性能研究

题名	绿色超疏水材料的制备及其性能研究
作者	胡涛
导师	赵霞
答辩日期	2018
学位名称	硕士
关键词	超疏水材料石蜡硅烷气凝胶
摘要	超疏水材料具有类似荷叶表面独特的自清洁性能,在自清洁、防粘附、抗结冰和油水分离等方面具有广泛的应用前景,受到多个研究领域的极大关注。超疏水材料的制备方法多种多样,但存在制备过程复杂、成本昂贵和污染副产物较多等问题。为了解决上述问题,本文以食品级蜡类和有机硅烷为原料,分别采用喷涂法和溶胶-凝胶法制备了两种性能优异的绿色超疏水材料,并研究了其在抗粘稠液体食品粘附和油水分离等方面的应用。论文主要包括以下两部分内容:1.通过加热溶解-冷却析出-超声波处理三个简单步骤将食品级石蜡制备成可直接喷涂的石蜡悬浮液,再将其喷涂在基底材料表面即可形成超疏水涂层。该涂层具有高水接触角（158.6°）和低滚动角（7.8°）。此外,涂层在40°C条件下热固化5 min,可以在不改变其润湿性的基础上增强涂层的机械稳定性。为了研究该超疏水涂层在抗粘稠液体食品粘附方面的应用,将悬浮液喷涂在PET、PP和玻璃等各种食品包装材料表面,均可形成超疏水涂层。研究发现:该涂层对可乐、橙汁、牛奶和蜂蜜等液体食品均具有出色的抗粘附性能,同时具有良好的化学稳定性和抗疲劳弯曲能力。与传统超疏水涂层制备方法不同,该方法简单、绿色,且对其他各种蜡均具有较好的普适性。2.采用溶胶-凝胶法制备了绿色超疏水硅烷气凝胶。本方法在痕量Na2CO3和表面活性剂存在条件下,通过甲基三甲氧基硅烷和二甲基二甲氧基硅烷在低浓度乙酸水溶液中水解缩合制得硅烷水凝胶。硅烷水凝胶可直接在常压下经60°C干燥得到硅烷气凝胶。该硅烷气凝胶具有优异的超疏水性（水接触角为156°）、超高强度（50%压缩应变时的强度可达0.12 MPa）和超弹性（500次压缩循环后应力损失较少）等。此外,可通过Na2CO3和表面活性剂的含量来调控硅烷气凝胶的强度和柔性。该硅烷气凝胶对水体表面的各种有机溶剂和油类均具有出色的选择吸收性和吸收率,且具有良好的循环稳定性。该硅烷气凝胶在制备过程中仅需痕量的Na2CO3、表面活性剂和醋酸等化学试剂,在大大节省原料和成本的同时,克服了传统气凝胶在制备过程中洗涤、干燥方式复杂、耗时和污染大的缺点。综上所述,本文通过简单、绿色的方法制备了两种环境友好的超疏水材料。该方法解决了传统制备方法的问题,对新型超疏水材料的设计具有一定的指导和借鉴意义。制得的绿色超疏水材料具有优异的性能,在抗粘稠液体食品粘附和油水分离方面具有应用前景。
页数	61
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语种	中文
收录类别	CNKI
中图分类号	TB34
文献类型	学位论文
条目标识符	https://ir.lut.edu.cn/handle/2XXMBERH/94198
专题	兰州理工大学
作者单位	兰州理工大学
第一作者单位	兰州理工大学
推荐引用方式 GB/T 7714	胡涛. 绿色超疏水材料的制备及其性能研究[D],2018.