有机硅烷聚合物超疏水三维多孔材料的制备及其油水分离性能研究

摘要

针对现有超疏水/超亲油三维多孔油水分离材料普遍存在吸油能力低、稳定性差、循环使用性差和成本高等不足，本论文以有机硅氧烷为单体或预聚物，分别采用溶胶-凝胶法和模板法制备了两种新型有机硅烷聚合物超疏水三维多孔材料。在条件优化实验的基础上，探讨了各反应组分和反应条件对有机硅烷聚合物超疏水三维多孔材料性能的影响。对材料进行了系统的分析表征，考察了有机硅烷聚合物超疏水三维多孔材料的吸油性能和油水分离能力、机械性能、稳定性和循环使用性等性能指标。主要研究结果如下：
　　（1）在尿素/十六烷基三甲基溴化铵的醋酸水溶液中，在二氧化硅改性的磁性纳米粒子的存在下，控制两种有机硅烷的水解、缩合，制备了磁性有机硅烷聚合物超疏水三维多孔材料。硅烷的比例、尿素、表面活性剂以及醋酸浓度对材料的成型有显著影响。该材料具有优异的化学稳定性、热稳定性、机械稳定性和重复使用性，可实现磁驱动进行水体表面浮油、水下重油及乳化油的选择性吸附和油水分离。
　　（2）以氯化钠为模板粒子，以二甲基硅油为稀释剂，通过二甲基硅氧烷（PDMS）的聚合，制备了高强度 PDMS超疏水三维多孔材料。通过控制模板粒子粒径和PDMS预聚物浓度，能够有效实现多孔材料孔径和密度的控制，从而调控材料的吸油能力，实现高效油水分离。该PDMS超疏水多材料具有很强的可压缩性和可拉伸性，且吸油后材料体积膨胀，将成为油污泄漏中非常有前景的堵漏材料之一。

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附表索引

第1章 绪论

1.1超疏水油水分离材料的研究进展

1.1.1 超疏水现象

1.1.2 润湿性的基本理论

1.1.3 超疏水/超亲油油水分离材料的研究

1.1.4 超疏水三维多孔油水分离材料的研究

1.1.5 发展趋势

1.2 选题依据和研究思路

第2章 磁性有机硅烷聚合物超疏水三维多孔材料的制备及性能研究

2.1 实验部分

2.1.1 主要试剂与仪器

2.1.2 四氧化三铁纳米颗粒的制备

2.1.3 磁性有机硅烷聚合物超疏水三维多孔材料的制备方法

2.1.4 磁性有机硅烷聚合物超疏水三维多孔材料的性能测试

2.2结果与讨论

2.2.1 磁性有机硅烷聚合物超疏水三维多孔材料的制备

2.2.2 磁性有机硅烷聚合物超疏水三维多孔材料的表征

2.2.3 磁性有机硅烷聚合物超疏水三维多孔材料的润湿性和机械性能

2.2.4 磁性有机硅烷聚合物超疏水三维多孔材料的油水分离性能

2.4.4稳定性能

2.3 小结

第3章 高强度有机硅烷聚合物超疏水三维多孔材料的制备及性能研究

3.1实验部分

3.1.1主要试剂与仪器

3.1.2 PDMS超疏水三维多孔材料的制备

3.1.3 PDMS超疏水三维多孔材料的性能测定

3.2 结果与讨论

3.2.1 PDMS超疏水三维多孔材料的制备条件优化

3.2.2 PDMS超疏水三维多孔材料的表征

3.2.3 PDMS超疏水三维多孔材料的机械性能和润湿性

3.2.4 PDMS超疏水三维多孔材料对油品的选择吸收及堵漏性能

3.2.5 PDMS超疏水三维多孔材料的稳定性

3.3 小结

结论

参考文献

致谢

附录A：攻读硕士学位期间发表的论文及成果