煅烧高岭土表面有机改性及在有机溶剂中的分散性能

利用乙烯基三乙氧基硅烷(VTEOS)以及十二胺和3-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(GPS)制备的改性剂对煅烧高岭土表面进行化学改性,并通过傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、热分析仪(TGA)、静态接触角(CA)、透射电子显微镜(TEM)等对样品进行表征。结果表明:VTEOS在煅烧高岭土颗粒表面成功进行硅烷化反应,十二胺与GPS合成的改性剂对硅烷化的改性颗粒随之实现化学接枝;VTEOS用量对最终改性产物的接枝量及亲疏水性能有直接影响;随着VTEOS用量的增加,终产物表面接枝的改性剂基团也逐渐增多,最大热烧失量约为14.31%;但是颗粒疏水性未持续增强,接触角最大值约为147°,最小值约为127°;VTEOS与高岭土质量相当时制备的最终改性产物在不同极性有机溶剂如乙醇、丙酮、二甲苯和环己烷中都能均一分散,未出现明显的团聚现象,平均粒径分别为1.08、1.71、1.34及1.85μm。     

304不锈钢表面复合硅烷膜的制备及其耐蚀性能

本文利用1,2-双(三乙氧基硅基)乙烷(BTSE)和1H,1H,2H,2H-全氟癸基三氯硅烷(FDTS)两种硅烷自组装修饰304不锈钢表面,制备BTSE、FDTS硅烷膜和BTSE-FDTS复合硅烷膜。通过原子力显微镜(AFM)、X线能谱分析(EDS)和静态接触角(WCA)对样品进行表征。实验表明:与单层BTSE和FDTS硅烷膜相比,BTSE-FDTS复合硅烷膜厚度更大(平均厚度为30 nm),F元素分布均匀且更致密,疏水性更强,静态接触角达到120°。极化曲线和加速腐蚀试验表明BTSE-FDTS复合硅烷膜的抗腐蚀性能优于单层硅烷膜和未修饰的不锈钢。与未修饰的不锈钢相比,复合硅烷膜的缓蚀效率达到84.2%,腐蚀损失率减少72.8%。     

辐照交联UHMWPE/GO复合材料的吸水率与润湿性研究

采用改良Hummers工艺制备了氧化石墨烯(GO),利用液相球磨混合和热压成型工艺制备了不同填充比例的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)/氧化石墨烯(GO)纳米复合材料(UHMWPE/GO),并在真空环境下采用γ射线对复合材料进行了辐照交联改性处理。通过傅里叶红外光谱(FT-IR)、凝胶含量实验及氧化指数(IO)对材料进行了表征,并研究了辐照前后UHMWPE/GO复合材料的吸水率、润湿性、表面自由能的变化规律。结果表明:辐照处理前后,GO表面均含有丰富的含氧官能团;辐照交联改性处理略微降低了UHMWPE/GO复合材料的吸水率;辐照交联改性处理与GO填充协同降低了UHMWPE/GO复合材料的接触角,增大了表面自由能,提高了润湿性。     

表面改性对纤维织物衬垫材料摩擦学性能的影响

采用接触角测定仪和栓-盘式摩擦磨损试验机分别研究了表面改性纤维织物衬垫材料的疏水疏油性能和摩擦磨损性能,并采用扫描电子显微镜对表面改性衬垫材料的表面形貌和表面化学成分进行分析表征。结果表明:在不影响纤维织物衬垫材料摩擦磨损性能的情况下,全氟辛基三氯硅烷表面改性可以增大衬垫材料表面对水或油的接触角,使得衬垫材料在油污、水汽等环境下具有良好的环境稳定性.     

普通硅酸盐表面的疏水改性及微纳结构表征

通过十八烷基三氯硅烷(OTS)硅烷化自组装方法,实现了普通硅酸盐玻璃的表面疏水改性,改性后的玻璃表面具有疏水性和良好的透光性.该方法首先运用氢氟酸(HF)溶液预处理玻璃表面,进行化学织构化,形成微纳结构,然后利用OTS分子在玻璃表面自组装形成疏水分子膜.实验考察了HF溶液的处理时间、OTS甲苯溶液的浓度及其处理时间、以及其他预处理方法对玻璃表面接触角的影响,得到了一种简便易行的玻璃疏水改性处理方法,能够方便的制备出接触角为107o的透明疏水玻璃.同时,运用原子力显微镜(AFM)测定了光面玻璃和磨砂面玻璃在疏水改性过程中玻璃表面微观结构的变化,提出了该疏水改性方法的作用机理.     

两亲性分子在聚丙烯表面的包埋及亲水改性

以两亲性的硬脂醇聚氧化乙烯基醚(AEO)为改性剂,采用表面包埋改性的方法对聚丙烯(PP)表面进行亲水改性。通过接触角、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)等分析方法,研究了表面溶胀、退溶胀、改性剂结构等因素对表面改性效果的影响。结果表明:经二甲苯(二甲苯在混合溶剂中的质量分数为80%)与环己酮混合溶剂溶胀处理,溶胀层位于PP表面的无定形区。以AEO-8为改性剂,采用真空干燥的退溶胀方式,改性表面的接触角低至20.6°。相分离及水取向作用能够促进改性剂的聚环氧乙烷(PEO)亲水段向包埋表面外层迁移,并赋予表面亲水性。     

普通硅酸盐玻璃表面的疏水改性及其微纳结构表征

通过十八烷基三氯硅烷(OTS)硅烷化自组装方法,实现了普通硅酸盐玻璃的表面疏水改性,改性后的玻璃表面具有疏水性和良好的透光性.该方法首先运用氢氟酸(HF)溶液预处理玻璃表面,进行化学织构化,形成微纳结构,然后利用OTS分子在玻璃表面自组装形成疏水分子膜.实验考察了HF溶液的处理时间、OTS甲苯溶液的浓度及其处理时间、以及其他预处理方法对玻璃表面接触角的影响,得到了一种简便易行的玻璃疏水改性处理方法,能够方便的制备出接触角为107o的透明疏水玻璃.同时,运用原子力显微镜(AFM)测定了光面玻璃和磨砂面玻璃在疏水改性过程中玻璃表面微观结构的变化,提出了该疏水改性方法的作用机理.     

梯度表面能材料及液滴运动特性实验

采用十二烷基三氯硅烷(C12H25Cl3Si)和辛基三氯硅烷(C8H17Cl3Si),通过化学气相沉积的方法(CVD),在硅基板上制取了具有梯度表面能的材料表面.通过躺滴法,测量了梯度表面能材料水平表面上的微量液滴接触角的分布,并以此表征材料表面能的分布.实验表明:水平放置的梯度表面能材料表面可驱使其上面的直径为1～3 mm的液滴从憎水侧向亲水侧迁移,单个液滴的运动速度最大可达0.9 m/s.在实验观察的基础上,探讨了液滴在具有梯度表面能材料表面运动的机理.     

纳米氧化锌粉的表面改性研究

以Zn(NO3)2·6H2O和CO(NH2)2为原料,采用均相沉淀法制备纳米氧化锌粉.用扫描电镜对产物粒度大小、形貌进行观察,并对其影响因素进行了探讨.结果表明,在反应温度为120℃,反应时间为2.5h时,所制的纳米氧化锌的产率最大.用不同的表面改性剂对纳米ZnO进行表面改性,粉体不再发生团聚.图6,表7,参5.     

辉光放电空气等离子体改性聚砜膜的研究

为了研究空气中等离子体改性对聚砜(PSF)超滤膜性能的影响,通过辉光放电空气等离子体对聚砜膜进行表面改性,采用亲水接触角法评价了改性条件对聚砜膜表面性质的影响规律.采用牛血清蛋白溶液作为类蛋白污染物进行试验,评价了改性前后聚砜膜的渗透性、污染率、恢复率等性能.结果表明,聚砜膜表面经等离子体处理后,表面润湿性发生变化,在最佳表面改性条件(放电功率8W,放电时间30s)下,膜表面的水接触角从69°下降到20°.改性后的聚砜膜渗透性能提高,抗污染性能得到了明显改善.     

Effect of roughness and wettability of silicon wafer in cavitation erosion

Material damage of silicon wafer with different roughness and wettability was investigated by using the self-made vibration cavitation apparatus in de-ionized water. Various roughness and wettability of silicon wafer were achieved by changing their morphology and depositing Au, diamond-like carbon films （DLC films） on them. Surface morphology was observed with a scanning electron microscope （SEM） and a surface profilometer, and wettability was characterized by the contact angle measurement. The cavitation erosion results showed that many tiny pits and cracks appeared on the wafer surface as a result of brittle fractures; the number and size of the pits and cracks increased with experiment time, which made material flake away finally; cavitation occurred more easily on the silicon wafer surface with the augment of roughness or contact angle by changing surface morphology or depositing Au, DLC thin film on it, which consequently aggravated cavitation damage.     

CO2地质封存中储层岩石润湿性测量研究进展

多孔介质的润湿性是CO₂地质封存过程中的重要参数。基于润湿性测量方法和光学成像技术综述了CO₂封存条件下不同尺度的多孔介质润湿性测量技术，并分析了相关润湿现象。目前，岩石润湿性的测量主要分为：实验室尺度的表面润湿性测定、孔隙尺度的内部壁面接触角测定，以及宏观尺度的岩心整体润湿性评价。孔隙结构、矿物组成成分和表面粗糙度是孔隙尺度接触角的关键影响因素，它们会影响多孔介质的混合润湿特性并造成润湿滞后现象。根据不同局部驱替事件(如排水、渗吸)的接触角分布建立了孔隙尺度与连续尺度的岩石润湿性关系。最新研究发现，随着驱替的发展，岩石润湿性在排水和渗吸过程中发生了显著改变，但不同尺度的岩石润湿性的关系及润湿转变机理仍需要进一步研究。     

硅表面改性及其生物学研究

为了增加海马神经元在以硅为基底的微电子器件表面的黏附和生长,采用化学方法对集成电路的衬底材料硅进行了表面改性,并对改性前后的硅表面进行了x射线光电子能谱分析、原子力显微镜形貌分析和接触角测定.用改良的考马斯亮蓝法对硅片和改性后的硅片进行了蛋白质吸附研究,并采用荧光显微镜观察了胎鼠海马神经细胞在改性前后硅表面的黏附行为.结果表明,改性后的硅表面接触角减小,粗糙度增加.蛋白质吸附结果表明硅的改性能减少蛋白质的吸附.海马神经细胞在改性硅前后表面的黏附行为研究表明,未改性的硅片上几乎不能黏附海马神经细胞,而改性后硅片上能显著增加海马神经细胞的黏附和生长,并能形成神经细胞网络.     

改性氨基聚硅氧烷膜与膜形貌及应用

用原子力显微镜(AFM)和接触角测量仪对乙酸酐改性氨基聚硅氧烷的成膜性及膜形态进行了研究。结果发现,氨基聚硅氧烷在单晶硅基底上均能成膜,但不同氨基聚硅氧烷所形成的膜形貌是不同的,膜的表面形貌实际上与基团的排列方式有关,氨乙基氨丙基聚二甲基硅氧烷在单晶硅基底上形成均匀、平整、光滑的疏水膜;而乙酸酐改性的氨乙基氨丙基聚二甲基硅氧烷则形成凹凸不平、粗糙的具有弱亲水性的非均匀膜。     

射频等离子对聚四氟乙烯表面改性研究

以氢气做为气源,利用射频电感耦合的方式产生等离子体,对聚四氟乙烯膜表面进行处理。处理后材料的接触角下降显著,表面能增加,润湿性得到很大提高。实验结果显示了在不同处理时间、不同功率、不同压强条件下对处理结果的影响。     

紫外光引发的玉米淀粉在软材料表面的改性

以玉米淀粉作为改性剂、二苯甲酮（BP）做光引发剂对聚合物材料表面进行紫外光偶合反应,用X-射线电子能谱(XPS)、水接触角(CA)和扫描电子显微镜(SEM)对改性后的聚合物表面进行了结构和性能表征。结果表明,玉米淀粉被固定到CPP膜表面的最佳条件为0.03g/L玉米淀粉、1.0g/L BP、12.0mW/cm²光强和8min光照时间。玉米淀粉改性后的CPP膜的接触角可由105.0°变为66.3°。随着玉米淀粉的初始浓度的增加,改性CPP膜的表面水接触角先随之下降然后略有上升;延长光照时间和增加光强均会使玉米淀粉改性的CPP膜的表面水接触角随之下降。玉米淀粉改性后的CPP膜的表面形成了一定规则形状的颗粒结构。     

空气等离子体炬改性连续玻纤束的工艺研究

玻璃纤维表面光滑且呈化学惰性，聚丙烯缺少极性官能团，导致玻璃纤维与聚丙烯之间的界面润湿性能较差。为了提升玻璃纤维增强聚丙烯（GFRP）复合材料的界面结合性能，设计并搭建了空气等离子体炬处理装置，通过该装置在连续玻璃纤维束表面沉积SiO_x纳米颗粒，并测定了改性玻璃纤维的润湿性能和GFRP复合材料的界面剪切强度；采用响应曲面法（RSM）分析了喷嘴与纤维间的距离、载气流量、处理时间对玻璃纤维润湿性能的影响，并对这些工艺参数进行了优化。结果表明：当处理距离为20 mm、载气流量为1.5 L/min、处理时间为6 s时，与对照组相比，改性后的玻璃纤维与聚丙烯的接触角降低了49.8%，GFRP复合材料的界面剪切强度提高了94.7%；载气流量对玻璃纤维润湿性能的影响程度最大，处理时间次之，处理距离的影响最小。优化后的工艺参数为：喷嘴与纤维间的距离为18 mm，载气流量为1.7 L/min，处理时间为7 s。在此工艺条件下制备了空气等离子体炬改性的玻璃纤维，实测的接触角（24.6°）与预测值（25.0°）之间的偏差仅为1.6%。     

空气等离子体炬改性连续玻纤束的工艺研究

玻璃纤维表面光滑且呈化学惰性,聚丙烯缺少极性官能团,导致玻璃纤维与聚丙烯之间的界面润湿性能较差。为了提升玻璃纤维增强聚丙烯(GFRP)复合材料的界面结合性能,设计并搭建了空气等离子体炬处理装置,通过该装置在连续玻璃纤维束表面沉积SiO_x纳米颗粒,并测定了改性玻璃纤维的润湿性能和GFRP复合材料的界面剪切强度;采用响应曲面法(RSM)分析了喷嘴与纤维间的距离、载气流量、处理时间对玻璃纤维润湿性能的影响,并对这些工艺参数进行了优化。结果表明：当处理距离为20 mm、载气流量为1.5 L/min、处理时间为6 s时,与对照组相比,改性后的玻璃纤维与聚丙烯的接触角降低了49.8%,GFRP复合材料的界面剪切强度提高了94.7%;载气流量对玻璃纤维润湿性能的影响程度最大,处理时间次之,处理距离的影响最小。优化后的工艺参数为：喷嘴与纤维间的距离为18 mm,载气流量为1.7 L/min,处理时间为7 s。在此工艺条件下制备了空气等离子体炬改性的玻璃纤维,实测的接触角(24.6°)与预测值(25.0°)之间的偏差仅为1.6%。     

Laboratory study of improving petroleum recovery by changing the wettability between the solid/liquid interface

The wettability of the solid powders (silica gel or Kaolin) was measured with the modified Washburn equation indicated as contact angles. The wettability changes for SDBS aqueous solutions on the surface of a silica gel or Kaolin powder were studied. The average aggregation number of the micelle in SDBS aqueous solution was measured by the fluorescence quenching method. Then the oil recovery of n-dodecane on the silica gel or the Kaolin surface was tested. The relationship between the wettability of the powder surface, the critical micelle concentration (CMC) of SDBS aqueous solution, and the mimic oil recovery of the resident oil on the powder surface has been explored. It has been found that the minimum contact angle (most hydrophilic condition) and the maximum oil recovery occurred near the critical micelle concentration (CMC) of SDBS while the interfacial tension between the SDBS solution and n-dodecane was far from ultra-low condition (≤10^-3 mN·m^-1).     

在辉光放电电解等离子体处理的铜基表面上接枝硬脂酸制备超疏水材料

利用辉光放电电解等离子体技术对铜基底表面进行活化,再经硬脂酸修饰,得到铜基底超疏水性材料.考查了Na2SO4浓度、放电电压、放电时间、硬脂酸-甲醇溶液浓度、接枝时间以及接枝温度对超疏水表面性能的影响.用接触角仪、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、红外光谱(FTIR)对铜表面的润湿性、表面元素组成及结构进行了表征和分析.结果表明,经修饰的铜基底表面具有良好的疏水性,接触角高达155.30°,滚动角小于5°,且稳定性良好.