超疏水性纤维的制备及其吸油能力的研究.pdf

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1、第３１卷第２期森林工程Ｖｏｌ．３１Ｎｏ．２２０１５年３月ＦＯＲＥＳＴＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＭａｒ．，２０１５超疏水性纤维的制备及其吸油能力的研究*李北占，徐敏育，黄占华（东北林业大学生物质材料科学与技术教育部重点实验室，哈尔滨１５００４０）摘要：研究正硅酸乙酯（ＴＥＯＳ）以及十八烷基三氯硅烷（ＯＴＳ）对棉纤维、亚麻纤维和木纤维进行疏水处理，通过接触角测量、ＦＴ－ＩＲ、ＸＲＤ、ＴＧＡ以及ＳＥＭ等分析方法对三种纤维处理前后进行化学结构和微观形貌表征。本实验随后使用三种疏水纤维对７种不同粘度、不同密度的油进行吸附测试，实验测得疏水棉纤维吸油量是原棉纤维的４～７倍，而疏水棉纤维对大豆油的吸油量达

2、到２３．９７ｇ／ｇ。最后对棉纤维吸油循环性能进行测试，发现随着循环次数的增加，吸油量仍可以达到理想水平。关键词：超疏水纤维；表征；吸油量；循环率中图分类号：Ｓ７１５；ＴＢ３４文献标识码：Ａ文章编号：１００１－００５Ｘ（２０１５）０２－００９２－０５PreparationofSuperhydrophobicFibersandOilAdsorptionCapacity*ＬｉＢｅｉｚｈａｎ，ＸｕＭｉｎｙｕ，ＨｕａｎｇＺｈａｎｈｕａ（ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＢｉｏ－ｂａｓｅｄＭａｔｅｒｉａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｎｏｒｔｈｅａｓ

3、ｔＦｏｒｅｓｔｒｙＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｒｂｉｎ１５００４０）Abstract：Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｔｈｅｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃｔｒｅａｔｍｅｎｔｓｏｎｃｏｔｔｏｎｆｉｂｅｒ，ｆｌａｘｆｉｂｅｒａｎｄｗｏｏｄｆｉｂｅｒｂｙｕｓｉｎｇｔｅｔｒａｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ（ＴＥＯＳ）ａｎｄＯｃｔａｄｅｃｙｌｔｒｉｃｈｌｏｒｏｓｉｌａｎｅ（ＯＴＳ）ｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄ．Ｗａｔｅｒｃｏｎｔａｃｔａｎｇｌｅ，ＦＴ－ＩＲ，ＸＲＤ，ＴＧＡａｎｄＳＥＭｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓｗｅｒｅｕｓｅｄｔｏｃｈａｒａｃ－ｔｅｒｉｚｅｔｈｅｃｈｅｍｉｃａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｍｉｃｒｏｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｏｆ

4、ｔｈｅｔｈｒｅｅｋｉｎｄｓｏｆｓａｍｐｌｅｓｂｅｆｏｒｅａｎｄａｆｔｅｒｔｒｅａｔｍｅｎｔ．Ｓｅｖｅｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｖｉｓｃｏｓｉｔｙａｎｄｄｅｎｓｉｔｙｏｆｏｉｌｓｗｅｒｅｕｓｅｄａｓａｄｓｏｒｂｅｎｔ，ａｎｄｔｈｅａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｓａｍｐｌｅｓｗｅｒｅｔｅｓｔｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｏｉｌａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｂｙｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃｃｏｔｔｏｎｆｉｂｅｒｃａｎｂｅｉｎｃｒｅａｓｅｄ４－７ｔｉｍｅｓｔｈａｎｎａｔｕｒａｌｃｏｔｔｏｎｆｉｂｅｒ，ａｎｄｔｈｅａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｏｆｓｏｙｂｅａｎｏｉｌｃａｎｒｅ

5、ａｃｈ２３．９７ｇ／ｇ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎｐｒｏｐｅｒｔｙｏｆｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃｃｏｔｔｏｎｆｉｂｅｒｗａｓｔｅｓｔｅｄａｎｄｍｅａｓｕｒｅｄ，ａｎｄｉｔｗａｓｆｏｕｎｄｔｈａｔｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｔｈｅｃｙｃｌｉｎｇｔｉｍｅｓ，ｔｈｅｏｉｌａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｃａｎｓｔｉｌｌａｃｈｉｅｖｅａｎｅｘｐｅｃｔｅｄｅｆｆｅｃｔ．Keywords：ｓｕｐｅｒｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃｆｉｂｅｒ；ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ；ｏｉｌａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ；ｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎｒａｔｅ近年来，随着城市化和工业化进程的加快，水材料具有廉价、天然无污染、可重

6、复利用等优点。［２］体中油类污染物和石油泄漏问题日益突出多发。而制备疏水纤维的方法不可胜数，张明等利用十这种“油污染”对人类健康、水环境以及生态环七氟癸基三甲氧基硅烷接枝于纤维表面，王淑良境平衡具有很大的危害性，尤其是海上石油泄露问［３］等利用十三氟辛基三乙氧基硅烷接枝于纤维表［１］题，清除困难且危害深远。解决这种“油污染”面，这种使用含氟长链硅烷，可以达到很好的疏水常见方法都包括物理化学吸附、燃烧或者化学降效果，但试剂价格昂贵。本实验采用一种新颖的处解。燃烧可能造成二次污染且清除不彻底，从经济理手段处理纤维，以增加纤维表面羟基的数量，并和效率方面来看化学降解也达不到理想要求，而吸利用十

7、八烷基三氯硅烷在纤维表面进行接枝，使得附方法无论是从经济、效率方面还是环保和清洁方纤维达到超疏水性质，通过对这三种纤维的ＦＴ－面都具有很大的优势。ＩＲ、ＸＲＤ、ＳＥＭ、ＴＧＡ以及接触角进行表征，并对与传统吸油材料不同，新型疏水纤维作为吸油各种油类的吸附能力进行测定，发现这种超疏水纤维具有良好的疏水吸油性能。收稿日期：２０１４－１１－０１基金项目：中央高校专项基金项目（２５７２０１４ＤＢ０１）１实验第一作者简介：李北占，硕士研究生。研