摘要
超亲水材料作为特殊润湿性材料的一种被广泛应用于光学、化工、材料、生物等领域，而超亲水材料最常见的应用是透明材料的防雾性能和有机物的油水分离，本篇论文以超亲水涂层的制备作为研究重点，并且将超亲水涂层进行了简单的应用。该论文的主要研究内容和结果包括以下方面： （1）使用溶胶凝胶法制备了含巯基改性纳米二氧化硅。之后通过巯基和双键的点击反应将亲水单体接枝于表面，并且通过讨论不同种单体的添加量找到合适的量，结果表明2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸成功接枝于纳米二氧化硅表面，形成了微纳米结构，正硅酸乙酯和(γ-巯丙基)三甲氧基硅烷的比例为6:1时，得到的粒径大小和分布最为合适。改性纳米二氧化硅的合适添加量为0.5g，得到接触角为4.5°。水性聚氨酯的合适添加量为0.6g，接触角为8.5°，附着力为0级。涂层硬度为2H。 （2）使用正硅酸乙酯，氨丙基三甲氧基硅烷通过溶胶凝胶法制备改性纳米二氧化硅，利用氨基和环氧基反应将甲基丙烯酸缩水甘油酯连接到纳米二氧化硅表面使其具有双键结构，之后通过与丙烯酸酯单体共聚得到涂料，得到以下结论:通过红外光谱可以得知双键成功接枝在纳米二氧化硅上，并且和丙烯酸酯单体反应，最后生成了聚合物-纳米二氧化硅材料，紫外透过率最大为85.4%，具有良好的透光性，表面存在粗糙结构。水的接触角为5°，是超亲水状态，经过5N摩擦100次接触角也小于15°，超亲水涂层的硬度为6H，涂层附着力为0级。并且具有良好的防雾性能。 （3）使用点击反应和脱水缩合反应将3-巯丙基三乙氧基硅烷和[2-(甲基丙烯酰氧基)乙基]三甲基氯化铵接枝于纳米二氧化硅表面，并且利用全氟辛酸钠中的阴离子和[2-(甲基丙烯酰氧基)乙基]三甲基氯化铵中的季胺阳离子反应在金属网上成功制备了超亲水-空气疏油水下超疏油金属网，得到以下结论:经过SEM发现在金属网表面形成了微纳米结构，空气水接触角为0°，空气中油接触角120°，水下接触角大于150°，分离效率大于96.85%，最大分离通量为23192L/(m2·h)，经过30次循环，分离效率仍然大于95.65%。 （4）使用分散聚合和皂化得到表面含有羧基的聚丙烯酸甲酯微球，通过溶胶凝胶法制备了表面带有胺正离子的改性纳米二氧化硅，将其混合并涂覆于金属网得到超亲水-水下超疏油金属网，得出以下结论:经过红外谱图表征成功合成了表面带有羧基的聚甲基丙烯酸甲酯微球，并且合成了改性纳米二氧化硅。从SEM得知表面存在粗糙结构，并且通过接触角和水下接触角的大小可知使其拥有超亲水和水下超疏油能力。测得超亲水-水下超疏油金属网分离效率大于98.2%，分离通量大于40127L/(m2·h)。经过耐摩擦测试得知超亲水-水下超疏油金属网具有一定的耐摩擦性能。
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