金属网的表面改性及其在分离上的应用

摘要

近年来，由于超疏水材料在很多应用领域中展示了其独特的优越性，研究和制备新型多功能超疏水材料越来越受到人们的广泛关注。在实际生活中，不同条件下对材料的润湿性要求是不一样的。很多情况下，需要液体能够很容易地从固体表面穿透，然而有时又需要固体表面对液体有很强的抵抗作用。到目前为止，绝大多数用于超疏水研究的液体都局限于纯液体（如水和有机溶剂等），很少有报道阐述互溶的混合液体在超疏水表面的润湿行为，而这种混合溶液在表面的渗透行为在工业中也发挥着重要的作用。
　　本论文主要包括以下几个方面:
　　(1)通过电镀的方法在不锈钢表面获得一层特殊的粗糙结构，确定了CuSO4溶液法电镀铜的镀液成分，最佳电镀温度、时间、电流大小。用十二烷基硫醇/巯基乙醇的混合溶液对镀铜不锈钢网表面进行改性。实验表明随着XOH(巯基乙醇的摩尔分数)的增大，表面接触角从152°下降到25°，表明可以通过控制改性剂的组成获得不同浸润性的不锈钢网，并且液滴的pH值与含盐与否对表面接触角没有影响。此外，系统地研究了乙醇/丙酮溶液在这些表面的渗透浓度，这些不同XOH(0，0.2，0.4，0.6，0.8，1.0)表面的乙醇渗透浓度分别为39％，35％，27％，23％，16％，0;丙酮渗透浓度分别为63％，55％，50％，28％，19％，0。还利用自制装置实现了不同浓度乙醇溶液的初步分离，但其循环使用性较差，重复使用3次后出现明显变化。
　　(2)用十二烷基硫醇/巯基乙醇的混合溶液对铜网表面进行改性，调节XOH的大小得到了不同浸润性的铜网。系统地研究了乙醇溶液在表面的润湿性，溶液在表面的接触角随乙醇浓度的增大而减小;测定了乙醇溶液在不同铜网表面（XOH=0～1.0）的渗透浓度（渗透浓度分别为31％，33％，36％，41％，43％，47％，44％，44％，38％，33％，0），初步探讨了乙醇溶液在表面渗透与浓度和液压的关系，确定了获得最大渗透浓度的最佳总改性剂浓度为5～10 mmol/L，最佳反应时间为12h。探讨了铜网在分离实验中的循环使用性，结果表明这种铜网具有良好的循环使用性，能重复使用至少30次以上。这些研究在混合溶液的分离、流体监控等方面有潜在的应用价值。

目录

摘要

第一章 前言

1．1 基本理论

1．1．1 杨氏方程

1．1．2 Wenzel模型

1．1．3 Cassie模型

1．1．4 Wenzel模型和Cassie模型之间的转换

1．1．5 粗糙度优化设计

1．2 多孔材料浸润性研究

1．2．1 纺织类

1．2．2 金属网

1．2．3 纸质材料

1．3 本文的研究目的和意义

第二章 镀铜不锈钢网表面润湿性及渗透研究

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 主要实验材料

2．2．2 镀铜

2．3 结果与讨论

2．3．1 电镀铜实验的影响条件

2．3．2 SEM表征

2．3．3 不同硫醇修饰后钢网的润湿性分析

2．3．4 不同表面的溶液渗透浓度分析

2．3．5 混合改性剂修饰表面后的润湿性及Cp分析

2．3．6 表面XPS分析

2．3．7 液体属性对润湿性的影响

2．3．8 分离乙醇溶液的初步研究

2．3．9 表面的循环使用性探究

2．4 本章小结

第三章 铜网表面润湿性及渗透研究

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 实验试剂与仪器

3．2．2 表面疏水铜网的制备

3．2．3 表征方法

3．3 结果与讨论

3．3．1 不同硫醇对铜网表面润湿性的影响

3．3．2 铜网表面的扫描电子显微镜表征(SEM)分析

3．3．3 铜网表面的XPS分析

3．3．4 铜网表面润湿性的分析

3．3．5 改性剂总浓度的影响

3．3．6 反应时间的影响

3．3．7 循环使用性

3．3．8 不同浓度乙醇溶液的渗透研究

3．4 本章小结

第四章 结论与展望

4．1 论文工作总结

4．2 展望

参考文献

致谢

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