耐久性超疏水纤维材料在油水分离领域的应用

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1、耐久性超疏水纤维材料在油水分离领域的应用耐久性超疏水纤维材料在油/水分离领域的应用摘要：通过气相沉积过程将聚苯胺和氟化烷基硅烷引入到纤维材料中，使纤维材料表面具有水接触角为156°的超疏水性能及油接触角为0°的超亲油性能。所制备的纤维材料为有效的油水分离材料，分离效率高达97.8％。相比与其他材料的油/水分离材料，所报告的工艺很简单，省时省力，且可重复至少30次。此外，所得到的织物在极端环境下（高温，高湿，强酸性或碱性溶液，和机械力的条件）仍保持稳定的超疏水性能，且分离效率高。因此，这种报道纤维材料以具有原材料来源广，分离效

2、率高，稳定的可回收性，以及优异的耐久性的优点，表现出强大的工业生产潜力。序言：疏水性材料的特点之一就是其表面有高的水接触角（大于150），这一特地使其在防污，、微观流动、能量转换及污水治理等方面的潜在应用在全世界范围内引起了广泛的关注。随着工业含油废水和石油泄漏事故的增加，疏水性材料因其高的分离效率和稳定的再循环能力，在通过选择性吸收或者直接吸收从水中分离出油方面的需求性大大增加。各种各样的制备用于油水分离的疏水性材料的工艺路线被开发出来，包括化学侵蚀，电纺技术，热处理，自组装进程等等。上述的这些方法都可以归为以下策略：在疏

3、水性底物上创建微米或纳米结构；或者用表面能较低的材料化学修改疏水性材料的微米或纳米结构。尽管在疏水性材料的制备方面已经取得了很大进步，然而对于———————————————————————————————————————————————适用工业生产的一步制备技术、相对温和的制备条件及不同底物大规模地用于生产制备方面仍存在挑战。大多数疏水性材料的表面耐久性差，尤其是当他们暴露于高温、强光、外力及腐蚀性物质条件时。这些极端条件可能导致材料的疏水性永久地消失，这严重限制了疏水性材料的实际应用。最近，有大量的研究致力于改善疏水性材料

4、的耐持久性。例如，林等人制备出了一种具有自修复疏水性能的疏水材料，这种材料具有良好的耐酸性，耐紫外线性，耐机器清洗，及耐磨损性。西格等人通过将有机硅纳米长丝涂层到纺织材料基底制备出了一种在机器清洗时具有长效耐水性和耐久性的疏水纺织材料。然而，就我们所了解，还没有用于油水分离疏水材料对于环境的耐久性研究。如果这些疏水性材料长期处于极端环境中，那么它们的生命周期将大大缩短。在此，报告一种单级在原位进行气相沉积（与基于溶液相反）制备强疏水纤维材料的方法。通过这种方法在织物上获得具有特定润湿性及完全排水性却允许有渗透的复合涂层。由于

5、水不能通过材料，使得油可以从油水混合物中分离出来。这种材料在重复分离试验中有很高的分离效率及稳定的再循环能力。此外，我们第一次研究了这种材料的环境耐久性。这种超疏水织物能承受各种苛刻的条件，如高温，高湿度，酸性或碱性溶液及机械外力等条件。所以，我们在这里所描述的方法是通用的，简单的，可适用于制备用于非常实用的条件下具有耐久性疏水性能的功能材料。试验部分———————————————————————————————————————————————2.1材料织物材料、苯胺、1H,1H,2H,2H-全氟辛基三乙氧基硅烷（PETS）

6、、六水合三氯化铁、其它试剂均为分析纯，且原样使用。2.2样品制备聚苯胺的制备：与前述方法相似，通过气相沉积将聚苯胺涂层到织物材料上，首先取一块12312平方厘米棉织物，用丙酮和去离子水清洗，以除去可能的杂质。0.7克三氯化铁26H2O和0.14克PTES溶解在14毫升乙醇中，以形成均匀的橙色溶液。将清洁布在溶液中浸泡约2分钟，取出，并在室温下干燥。苯胺的气相沉积是通过将处理后的织物在70℃下放置在充满苯胺蒸汽的小室中30分钟进行。在此之后，对织物在无水乙醇和去离子水中进行彻底冲洗脱去所有的残差。最后，将织物在烘箱中100℃干

7、燥30分钟以除去溶剂。根据不同的表征件方法将所得到的织物切割成不同的尺寸。2.3表征利用一个KRUSSDSA100（KRUSS有限公司，德国）装置对材料的静态和动态接触角进行了测量。为了确定织物材料的表面润湿性，取5次测量的平均值，另外，测得单个体液滴的的体积为5μL。通过场发射扫描电子显微镜（JEOLJSM-6701F扫描电镜观察棉织物的表面形态。织物材料的（XPS）谱图是在PHI-5702电子能谱仪使用Al的Kα线激发源在参照为C的1s电子在285.0eV时获取的的。X——————————————————————————

8、—————————————————————射线光电子能谱的射线的入射角进行为90°。织物材料的电导率是在室温下通过一个标准的四探针SZT-2B四点探针测试仪（苏州童床电子有限公司，中国）测得的。耐高温和耐高湿度的测试试验是在交替的温度和湿度测试室（无锡市锦华试验设备有限公司，中国）中进行的