水下超疏油涂层的制备及性能

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1、分类号：ＴＱ６３０学校代码：１０６９７密级：公开学号：２０１５２０７２０？ＹＮｏｒｔｈｗｅｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ硕士字位论文ＭＡ’ＳＴＥＲＳＤＩＳＳＥＲＴＡＴＩＯＮ＂层的制省＾水下超＿疏》油涂及ｊｆ生能／＊ｔ学科名称：化学工艺作者：董广利指导老师：郝红教授西北大学学位评定委员会二〇一八年＊＊PreparationandpropertyofunderwatersuperoleophobiccoatingAthesissubmitted

2、toNorthwestUniversityinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinChemicalTechnologyByDongGuangliSupervisor:HaoHongProfessorJune2018摘要水下超疏油表面在油滴操控、抗生物黏附、油水分离、自清洁等领域具有广泛的应用前景。亲水性化学组成和微-纳结构是制备水下超疏油的关键。目前制备工艺复杂，成本高，限制了水下超疏油涂层的实际应用。本文分别以聚N-异丙基丙烯酰胺(PNI

3、PAm)、羧酸甜菜碱聚合物、聚多巴胺(PDA)作为亲水性材料，构造一定粗糙结构，制备水下超疏油涂层。具体内容如下：（1）以NIPAm、三甲氧基硅烷丙基丙烯酸甲酯(TMSPMA)为功能单体，偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂，四氢呋喃为溶剂，自由基聚合制备P(NIPAm-co-TMSPMA)，并对反应条件进行优化。采用溶胶-凝胶法制备P(NIPAm-co-TMSPMA)/SiO2，采用浸渍提1拉法制备P(NIPAm-co-TMSPMA)/SiO2涂层。采用FTIR、H-NMR、GPC、TGA、SEM、接触角仪、UV对聚合

4、物及涂层进行表征。结果表明：当SiO2含量为30wt%时，水下油接触角156°，具有良好水下超疏油及抗蛋白质吸附性。（2）以阳离子型羧酸酯(CBMAE)、TMSPMA为功能单体，AIBN为引发剂，甲醇与异丙醇混合液为溶剂，通过自由基聚合制备P(CBMAE-co-TMSPMA)，并对反应条件进行优化。采用溶胶-凝胶法制备P(CBMAE-co-TMSPMA)/SiO2。采用FTIR、GPC、TGA、SEM、接触角仪对聚合物及涂层表征。结果表明：当SiO2含量为30wt%，水下油接触角为168°，经NaOH溶液水解，聚阳离

5、子羧酸酯水解为聚两性离子羧酸酯，水下油接触角增大为174°。具有良好水下超疏油、抗菌黏附以及抗血小板黏附性能。（3）将P(CBMAE)与DA混合，通过共沉积修饰到不锈钢筛网表面。采用FTIR、GPC、TGA、SEM、接触角仪对聚合物及涂层进行分析。结果表明：当DA/P(CBMAE)质量比为1:1时，水下油接触角为163°，具有良好水下超疏油性、溶液稳定性、机械稳定性以及油水分离性能；循环使用25次后，柴油与水分离效率仍高于94%，具有良好的重复使用稳定性。关键词：水下超疏油，P(NIPAm-co-TMSPMA)/Si

6、O2，P(CBMAE-co-TMSPMA)/SiO2，P(CBMAE)/PDA共沉积，抗生物黏附，油水分离IAbstractTheunderwatersuperoleophobicsurfaceshaveattractedgreatresearchinterestduetoitspromisingapplicationsinthemanipulationofmicrofluids,anti-bioadhesionmaterials,water-oilseparation,self-cleaningandsoon.Hy

7、drophilicchemicalcompositionandroughmicro-nanoscalehierarchicalstructurearethekeyfactorsfortheconstructionofunderwatersuperoleophobicsurface.However,currentlyavailableunderwatersuperoleophobiccoatingpreparationmethodhasthefollowingdisadvantages:processcomplexan

8、dcostly,thusseverelylimitingthewidespreaduseofunderwatersuperoleophobiccoatings.TheunderwatersuperoleophobiccoatingsarepreparedofPNIPAm,polycarboxybetaineandpolydopamine(PDA