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.     

聚4-乙烯吡啶的疏水改性及结构表征

在N2保护下，利用自由基聚合合成了聚4—乙烯吡啶(P4—VP)，通过对聚4—乙烯吡啶季铵化，成功地将乙基和正十二烷基接枝到聚4—乙烯吡啶高分子链上，红外光谱和紫外光谱进一步证明了这种接枝是有效的，通过分析N—乙基聚4—乙烯吡啶溴化盐(QPVPE)及N—正十二烷基和乙基聚4—乙烯吡啶溴化盐(QPVPD)的[η]～c曲线，充分显示出了改性后的疏水作用对物质性能有较大的影响，疏水侧基的引入使QPVPD的分子链在水溶液中形成了更为紧缩的构象，导致QPVPD的黏度下降。     

OTS修饰的酞菁锌薄膜晶体管

制备并提纯了酞菁锌(ZnPc)有机场效应晶体管,该薄膜器件以具有大π键的ZnPc作为载流子传输有源层,以自制的热生长SiO2膜层作为晶体管的栅绝缘层,经长链两亲分子十八烷基三氯硅烷(OTS)修饰以后,具有复合双绝缘层的结构.测试结果显示:以此为基础制备的器件具有良好的I-V输出特性,OTS/SiO2复合双绝缘层的器件结构能有效改进有机薄膜晶体管的性能.     

木素磺酸盐在纸浆纤维表面的层层自组装及其疏水改性功能

利用木素磺酸盐 (LS) 与Cu2+层层自组装的方式对纸浆纤维进行了表面修饰，并研究了表面润湿性的变化。X射线光电子能谱证明了纤维表面S和Cu的含量随着LS与Cu2+ 的交替组装而增加，这说明LS和Cu2+在纤维表面的层层自组装是可行的。原子力显微镜对纤维表面的研究表明，随着层层自组装的进行，纤维表面的微细纤维逐渐被木素致密覆盖；表面木素的增加致使相图的平均相位逐渐增大，说明了表面疏水性的提高。通过测定动态接触角发现，纤维的初始接触角随着自组装层数的增加而增大，且一定时间(0.08s)内接触角的下降速率在减小。当组装5层木素后，纤维表面的初始接触角由0°提高至104.8°，0.08s 后下降至78.9°，表面由高度亲水性变为具有一定疏水性。通过控制SL自组装的层数可以有效且可控地实现纸浆纤维的疏水改性。     

纸浆纤维表面的木素磺酸盐层层自组装疏水改性

为实现纸浆纤维表面的疏水改性,利用木素磺酸盐(LS)与Cu2+层层自组装的方式对纸浆纤维进行了表面修饰.通过X射线光电子能谱分析、原子力显微镜分析以及动态接触角测量的方法对自组装后的纤维表面进行了分析和表征.结果表明:纤维表面S和Cu的含量随着LS与Cu2+的交替组装而增加,说明LS和Cu2+在纤维表面的层层自组装是可行的;随着层层自组装的进行,纤维表面的微细纤维逐渐被木素致密覆盖;表面木素的增加致使AFM相图的平均相位逐渐增大,使表面疏水性提高;纤维的初始接触角随着自组装层数的增加而增大,且一定时间(0.08 s)内接触角的下降速率减小;组装5层木素后,纤维表面的初始接触角由0°提高至104.8,°0.08 s后下降至78.9°,表面由高度亲水性变为具有一定疏水性.由此可得出结论:通过控制SL自组装的层数可以有效且可控地实现纸浆纤维的疏水改性.     

长链疏水改性苯丙共聚物乳液的合成及固沙性能

以苯乙烯(St)和甲基丙烯酸甲酯(MMA)为硬单体,丙烯酸丁酯(BA)、丙烯酸(AA)和丙烯酸羟乙酯(HEA)为软单体,丙烯酸十八酯(SA)为功能单体,过硫酸钾(KPS)为引发剂,聚氧乙烯辛基苯酚醚-10(OP-10)和十二烷基硫酸钠(SDS)为复合乳化剂,采用种子乳液聚合,制备了长链疏水改性苯丙共聚物乳液,采用氢核磁共振(1H NMR)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、热重分析(TGA)等对共聚物进行表征并研究其固沙性能. 结果表明:当乳化剂SDS与OP-10的质量比为1 ∶ 1,亲油亲水平衡值(HLB)为27.50时,乳液最稳定,平均粒径为1.423 μm,乳液分散指数(TSI)为0.413. 丙烯酸十八酯质量分数为3%(占单体总质量的比例)时,聚合物热分解温度约为340 ℃,胶膜硬度达到3 H,吸水率降低至3.25%,水接触角提高至78.6°. 改性苯丙共聚物乳液作为固沙剂使用,当固沙剂固含量(质量分数)为15%、添加量为5 g/cm3时,沙柱的无侧限抗压强度为118.32 kPa、内聚强度为16.53 kPa、内摩擦角为8.68°,沙盘的相对冲刷保留率为98.2%,相对风蚀保留率为100%.     

铝金属薄膜上制备OTS自组装分子膜的摩擦学特性

为研究铝金属薄膜上三氯十八硅烷(OTS)自组装分子膜的摩擦学特性,采用自组装的方法在铝金属薄膜上制备OTS自组装分子膜,分析了纳米尺度和毫牛尺度下载荷、滑动速度以及紫外照射对薄膜摩擦学特性的影响.结果表明:制备的OTS自组装分子膜具有疏水特性和良好的润滑性能.紫外照射5 min后,自组装分子膜摩擦力降低;紫外照射15 min时,自组装分子膜的网状结构受到破坏,减弱了润滑效果.在纳米尺度和毫牛尺度下,摩擦力随载荷和滑动速度的增大而增大;铝金属薄膜摩擦系数降低时,自组装分子膜磨损显著降低,摩擦副的耐久性略有提高.     

普通硅酸盐水泥对石膏基混合胶结材的改性研究

石膏因其耐水性差，强度较低限制了它的应用。采用掺入普通硅酸盐水泥来改善其不足是一种简单，经济实用的方式。本文叙述了在石膏中掺入的普通硅酸盐水泥量不同时，石膏基混合胶结材的强度变化及其耐水性变化等，并探讨了其内在的发展规律。     

自组装合成超疏水聚苯胺片状多级结构

采用无模板-化学氧化聚合法,在全氟辛酸(PFOA)的水溶液中以过硫酸铵(APS)为氧化剂聚合苯胺(Ani)自组装合成超疏水聚苯胺(PANI)片状多级结构.利用SEM,FT-IR,XRD和UV-vis对其形貌和结构进行了表征.当PFOA浓度为0.002 4 mol/L,聚合温度为25℃时,氧化剂APS的量与苯胺相同;Ani浓度为0.022mol/L时,合成的PANI为长几十微米宽大约为2~5μm的片状结构,该片状结构表面由长大约1μm直径约为100nm的PANI纤维组成;而Ani浓度为0.044mol/L时,合成的PANI长为20μm左右宽大约为2~3μm的片状结构,该片表面布满短而粗的不规整纤维,并且发现它们的水接触角分别为149°和151°,表明该材料具有超疏水性能.     

烷基MCM-41复合介孔分子筛的合成

以二甲基二氯硅烷(Dimethyl dichlorosilane,DMCS)、辛基三甲氧基硅烷(Octyltrimethoxysi-lane,C11H26O3Si)和十八烷基三氯硅烷(Octadecyltrichlorosilane,C18H37C13Si)为硅烷化试剂,采用后处理接枝技术对介孔分子筛MCM-4l表面进行烷基化修饰,合成了无机-有机复合材料R-MCM-41(R-烷基),并用XRD、元素分析和FT-lR对复合材料进行了表征。结果表明,有机基团进入了MCM-41孔道。     

铝合金表面构建超疏水性的化学改性机理

系统研究了刻蚀一化学改性两步法中的蒸镀改性工艺对铝合金表面形貌和润湿性的影响,提出了刻蚀与化学改性同时进行的一步浸泡法制备超疏水铝合金.结果表明,两步法蒸镀改性工艺中,硬脂酸端部的极性亲水羧基与铝合金表面羟基以共价键结合,从而在铝合金表面形成一层硬脂酸膜,使铝合金实现低表面能化,水滴在其表面处于Cassie状态,接触角...     

具有微纳结构超疏水表面的槽道减阻特性研究

目前一系列实验研究表明,在由一级微米结构或一级纳米结构构成的超疏水表面制成的槽道中,在层流的条件下,存在明显的减阻效应.但是以往的实验中,所采用的超疏水表面均是由一级微米结构或者纳米结构构成,并且流动槽道的尺度均是在微米量级,对于宏观尺度槽道中的流动减阻没有相应的研究.在本文中,首先介绍了一种全新的利用碳纳米管构建具有微纳二级结构的超疏水表面的方法,然后在由该表面构成的宏观尺度的槽道进行了流动阻力特性实验,实验发现由微纳二级结构构建的超疏水表面形成的宏观尺度槽道中,在层流条件下,依然具有减阻效应,且最大减阻达到36.3%.同时利用mirco-PIV技术对槽道内的流动速度进行了测量,与传统的壁面无滑移理论不同,在超疏水槽道内,发现在壁面处流体存在明显的速度滑移.     

胆固醇疏水改性葡聚糖聚醛的pH响应性自组装

由于双亲性聚合物的自组装行为受环境因素的控制，以胆固醇3-半琥珀酸酰氯与氧化葡聚糖反应，得到胆固醇疏水改性葡聚糖聚醛（CMDA），通过改变环境pH值，控制氧化葡聚糖醛基与烯醇基的转变，从而改变CMDA分子间相互作用，以荧光光谱、表面张力和浊度等方法研究分子间作用力的改变对双亲性聚合物自聚集行为的影响．结果表明，CMDA在水中自组装形成纳米自聚集体，在pH=4．0和pH=10．83溶液中CMDA的临界聚集量浓度值分别为0．002mg／mL和0．005mg／mL，比中性环境中的临界聚集量浓度（0．02mg／mL）低了1个数量级．3种pH条件下自聚集体溶液表面张力具有共同的变化趋势，但在酸性与碱性条件下具有更好的表面活性．在很宽的pH范围内（4．4～10．5）溶液浊度保持稳定，而当pH小于4．0时浊度快速增大，并在4．0时达到最高值，动态光散射粒径测试验证了浊度测试结果．     

硅烷自组装单分子层生长条件的优化

对长碳链硅烷在玻璃片表面自组装形成单分子层膜进行研究。以甲苯为溶剂,使辛烷基三乙氧基硅烷(OTES)、十二烷基三甲氧基硅烷(DTMS)、3-胺丙基三乙氧基硅烷(APTES)和十八烷基三氯硅烷(OTS)在玻璃表面进行生长,考察反应时间、反应浓度和可水解基团对自组装单分子层膜的影响。用接触角仪和全反射红外光谱仪(FT-IR)对单分子膜进行表征。结果表明:带有—Cl水解基团的OTS最易生长,而带有乙氧基离去基团的OTES比带有甲氧基的DTMS容易反应。在24℃时,1 mmol/L OTES反应20 min自组装单分子层膜生长很好,并且表面比较规整均一。     

硝酸铵表面单分子层自组装膜的结构表征

研究硝酸铵表面单分子层自组装膜对硝酸铵晶型转变的影响,分析单分子层组装前后硝酸铵表面形貌,了解单分子层与硝酸铵相互作用机理,利用单分子层自组装技术对硝酸铵表面改性,用ＤＳＣ研究改性硝酸铵晶型的变化,用扫描电子显微镜观察了改性硝酸铵颗粒表面的表面形貌,用光电子能谱测定了改性硝酸铵的表层结构,用十八胺／二甲苯体系包覆的硝酸铵的吸湿率降低至硝酸铵的５８．６％,它的Ⅲ→Ⅳ相的转变温度（５６．００℃）较未包     

硅烷自组装膜对碳钢表面的改性及缓蚀性能研究

采用分子自组装技术在碳钢表面制备了3-巯基丙基三甲氧基硅烷自组装膜(MPTS-SAM).通过原子力显微镜(AFM)观察了碳钢表面成膜过程,并对其表面粗糙度进行了分析;利用动电位极化曲线研究了该自组装膜对碳钢的缓蚀性能.结果显示:该自组装膜对碳钢具有良好的缓蚀性能,且经MPTS自组装分子膜改性处理的碳钢表面较平滑,粗糙度明显降低;硅烷分子的水解程度对自组装有一定影响,且随着组装时间的延长,自组装膜更完整,对碳钢的缓蚀效率更高.     

磁头表面氟代硅烷自组装膜的制备和表征

采用分子自组装成膜技术,在磁头表面制备了1H,1H,2H,2H-全氟癸烷基三乙氧基硅烷(FTE)自组装膜。使用时间飞行二次离子质谱仪(TOF-S IM S)、X射线光电子能谱仪(XPS)、原子力显微镜(AFM)和接触角测量仪对FTE自组装膜进行了表征。XPS测得的FTE自组装膜C 1s谱图中有分谱出现在287.905 eV位置,这证明FTE分子以C—O—S i键与磁头表面结合。通过分析TOF-S IM S测量的不同反应时间的膜厚和其对应的AFM表面形貌图发现,FTE自组装膜形成过程分为表面亚单层膜低覆盖、表面亚单层膜中等覆盖、团聚和聚结4个阶段。实验结果表明,控制反应时间可以在磁头表面制备超薄平整的FTE自组装膜,膜厚为(1.20±0.01)nm,表面粗糙度小于0.2 nm。该层超薄膜使磁头对水的接触角增加到110.5°±0.1,°令磁头的疏水性能得到很大提高,进而较大幅度地提高了磁头表面的抗污染能力。     

换热器表面疏水涂层的制备及性能测试

在可溶性聚四氟乙烯(PFA)、聚四氟乙烯(PTFE)及环氧树脂(EP)中添加纳米二氧化硅等材料,制备了应用于冷凝式换热器表面的超疏水自清洁性复合涂层。对复合涂层进行接触角、导热系数、耐磨性、结合强度及自清洁性测试,研究其综合性能。测试结果表明,含7.5%～9.4%纳米SiO₂的PFA涂层与含1.4%～2.3%纳米SiO₂的PTFE涂层接触角均在150°以上,其表面自清洁性优异。添加0.8%～1.7%的石墨可将涂层的导热系数由0.2 W·m^-1·K^-1提升至2 W·m^-1·K^-1以上。涂层的耐磨性随SiC含量的增加而提升,对于PFA超疏水涂层,添加SiC能使涂层被砂纸打磨后仍能保持良好的疏水性。EP涂层的结合强度达ASTM(美国材料与试验协会)等级5B,PFA涂层为4B,PTFE涂层为3B。     

基于煤泥水沉降磁铁矿粉的疏水改性研究

磁铁矿粉在选煤生产中有着广泛的应用。为改善磁铁矿粉在选煤中的使用效果,提高磁铁矿粉的回收利用率,拟采用接触角为实验指标,以改性剂配比和用量为参考变量,选择最佳疏水改性条件。实验结果表明,Fe3O4改性后疏水性显著增大,接触角由0°变为140. 63°。选择红外光谱和磁性等指标对疏水样品进行表征,结果说明改性过程产生了化学吸附,且其磁性得到了很好地保留。将改性产品应用于煤泥水沉降中,其添加对煤泥水沉降有促进作用,效果较明显。     

硫改性硅酸盐吸附剂脱汞性能的实验研究

利用不同含S改性剂对天然硅酸盐矿物材料进行改性,制备了不同种类的有机、无机S改性吸附剂.用固定床反应器在模拟烟气条件下研究了几种改性吸附剂对单质汞的脱除能力.结果表明：单质S改性膨润土在70℃能脱除70%以上的汞,温度升高有利于汞脱除率的提高,但会减少吸附剂有效脱汞的持续时间;半胱氨酸改性凹凸棒石能脱除60%的单质汞,...