聚酯织物表面耐用超疏水涂层的制备及在油水分离中的应用

doi:10.3866/PKU.WHXB201601131

物理化学学报 >> 2016, Vol. 32 >> Issue (4): 990-996.doi: 10.3866/PKU.WHXB201601131

聚酯织物表面耐用超疏水涂层的制备及在油水分离中的应用

李杨,汪家道*(),樊丽宁,陈大融

清华大学摩擦学国家重点实验室, 北京 100084

收稿日期:2015-11-13 发布日期:2016-04-07
通讯作者: 汪家道 E-mail:jdwang@mail.tsinghua.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金(51375253, 51321092)

Feasible Fabrication of a Durable Superhydrophobic Coating on Polyester Fabrics for Oil-Water Separation

Yang LI,Jia-Dao WANG*(),Li-Ning FAN,Da-Rong CHEN

State Key Laboratory of Tribology, Tsinghua University, Beijing 100084, P. R. China

Received:2015-11-13 Published:2016-04-07
Contact: Jia-Dao WANG E-mail:jdwang@mail.tsinghua.edu.cn
Supported by:
the National Natural Science Foundation of China(51375253, 51321092)

摘要/Abstract

摘要：

使用在含有甲基MQ(M:单官能团Si-O单元R₃SiO_1/2, Q:四官能团Si-O单元SiO₂)硅树脂与疏水SiO₂的二甲苯溶液中浸渍的方法,在聚酯织物表面制备了耐用超疏水涂层。经过处理后,微米级聚酯纤维表面被紧密的疏水纳米颗粒包裹,通过这种方法降低了纤维的表面能。聚酯织物展现出良好的超疏水特性,与水滴的静态接触角为156°,滚动角为5°。得到的超疏水聚酯织物在机械磨损、酸碱环境及紫外线照射条件下,表现出了良好的稳定性。此外,用超疏水聚酯织物作为过滤材料得到的油水分离效率达99%以上。该方法为大面积工业制备超疏水织物提供了新的思路。

关键词: 超疏水, 聚酯织物, 纳米颗粒, 耐用性, 油水分离

Abstract:

A durable superhydrophobic coating on polyester fabrics has been fabricated by a simple solutionimmersion method in a solution consisting of a methyl MQ (M: mono-functional silicon-oxygen unit R₃SiO_1/2, Q: tetra-functional silicon-oxygen unit SiO₂) silicone resin and hydrophobic silica nanoparticles. After coating, the microstructured fibers were wrapped by compact hydrophobic nanoparticles that could lower the surface energy of the fibers. Therefore, the obtained fabric exhibited an excellent superhydrophobic property with a water contact angle of 156° and a sliding angle of 5°. It is worth mentioning that the as-prepared fabric was proved to be able to withstand extreme environmental conditions such as mechanical abrasion, acidic and alkaline attack, and UV irradiation. The practical application of the modified fabric for oil-water separation was also demonstrated with a high separation efficiency above 99%. This feasible fabrication method paves the way for using the superhydrophobic fabric on a large scale.

Key words: Superhydrophobicity, Polyester fabric, Nanoparticle, Durability, Oil-water separation

李杨,汪家道,樊丽宁,陈大融. 聚酯织物表面耐用超疏水涂层的制备及在油水分离中的应用[J]. 物理化学学报, 2016, 32(4), 990-996. doi: 10.3866/PKU.WHXB201601131

Yang LI,Jia-Dao WANG,Li-Ning FAN,Da-Rong CHEN. Feasible Fabrication of a Durable Superhydrophobic Coating on Polyester Fabrics for Oil-Water Separation[J]. Acta Phys. -Chim. Sin. 2016, 32(4), 990-996. doi: 10.3866/PKU.WHXB201601131

链接本文: https://www.whxb.pku.edu.cn/CN/10.3866/PKU.WHXB201601131

https://www.whxb.pku.edu.cn/CN/Y2016/V32/I4/990

参考文献

1	Barthlott W. ; Neinhuis C. Planta 1997, 202, 1.
2	Miwa M. ; Nakajima A. ; Fujishima A. ; Hashimoto K. ; Watanabe T. Langmuir 2000, 16, 5754.
3	Solga A. ; Cerman Z. ; Striffler B. F. ; Spaeth M. ; Barthlott W. Bioinspir. Biomim. 2007, 2, 126.
4	Yao X. ; Song Y. ; Jiang L. Adv. Mater. 2011, 23, 719.
5	Wang S. ; Feng L. ; Jiang L. Adv. Mater. 2006, 18, 767.
6	Zhang Y. F. ; Wu J. ; Yu X. Q. ; Liang C. H. ; Wu J. Acta Phys. -Chim. Sin. 2014, 30, 1970.
6	张友法; 吴洁; 余新泉; 梁彩华; 吴俊.. 物理化学学报, 2014, 30, 1970.
7	Wang D. ; Zhang Z. ; Li Y. ; Xu C. ACS Appl. Mater. Interfaces 2014, 6, 10014.
8	Xu L. ; Karunakaran R. G. ; Guo J. ; Yang S. ACS Appl. Mater. Interfaces 2012, 4, 1118.
9	Du C. ; Wang J. ; Chen Z. ; Chen D. Appl. Surf. Sci. 2014, 313, 304.
10	Ogihara H. ; Xie J. ; Okagaki J. ; Saji T. Langmuir 2012, 28, 4605.
11	Li S. ; Zhang S. ; Wang X. Langmuir 2008, 24, 5585.
12	Khalil-Abad M. S. ; Yazdanshenas M. E. J. Colloid Interface Sci. 2010, 351, 293.
13	Zhou X. ; Zhang Z. ; Xu X. ; Guo F. ; Zhu X. ; Men X. ; Ge B. ACS Appl. Mater. Interfaces 2013, 5, 7208.
14	Xue C. H. ; Jia S. T. ; Zhang J. ; Tian L. Q. Thin Solid Films 2009, 517, 4593.
15	Zhao Y. ; Xu Z. ; Wang X. ; Lin T. Langmuir 2012, 28, 6328.
16	Hoefnagels H. ; Wu D. ; DeWith G. ; Ming W. Langmuir 2007, 23, 13158.
17	Synytska A. ; Khanum R. ; Ionov L. ; Cherif C. ; Bellmann C. ACS Appl. Mater. Interfaces 2011, 3, 1216.
18	Wu L. ; Zhang J. ; Li B. ; Fan L. ; Li L. ; Wang A. J. Colloid Interface Sci. 2014, 432, 31.
19	Zhang J. ; Seeger S. Adv. Funct. Mater. 2011, 21, 4699.
20	Wang L. ; Yang S. ; Wang J. ; Wang C. ; Chen L. Mater. Lett. 2011, 65, 869.
21	Gao X. ; Yan X. ; Yao X. ; Xu L. ; Zhang K. ; Zhang J. ; Yang B. ; Jiang L. Adv. Mater. 2007, 19, 2213.
22	Darmanin T. ; Guittard F. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 15627.
23	Zhang M. ; Wang C. ; Wang S. ; Shi Y. ; Li J. Appl. Surf. Sci. 2012, 261, 764.
24	Dorrer C. ; Rühe J. Soft Matter 2009, 5, 51.
25	Xue C. H. ; Ma J. Z. J. Mater. Chem. A 2013, 1, 4146.
26	Wang J. ; Chen D. Langmuir 2008, 24, 10174.
27	Chen S. ; Wang J. ; Ma T. ; Chen D. J. Chem. Phys. 2014, 140, 114704.
28	Zhu X. ; Zhang Z. ; Yang J. ; Xu X. ; Men X. ; Zhou X. J. Colloid Interface Sci. 2012, 380, 182.
29	Zhou H. ; Wang H. ; Niu H. ; Gestos A. ; Wang X. ; Lin T. Adv. Mater. 2012, 24, 2409.
30	Roach P. ; Shirtcliffe N. J. ; Newton M. I. Soft Matter 2008, 4, 224.
31	Lu Y. ; Sathasivam S. ; Song J. ; Crick C. R. ; Carmalt C. J. ; Parkin I. P. Science 2015, 347, 1132.
32	Shi X. ; Chen Z. ; Yang Y. Eur. Polym. J. 2014, 50, 243.
33	Wang D. ; He J. H. ; Liu H. Y. Imaging Science and Photochemistry 2011, 29, 372.
33	王东; 贺军辉; 刘红缨.. 影像科学与光化学, 2011, 29, 372.
34	Li H. ; Lu X. ; Wu S. Q. Journal of Functional Materials 2014, 45 (Suppl. 2), 97.
34	李恒; 卢珣; 吴叔青. 功能材料, 2014, 45 (Suppl. 2), 97.
35	Chu Z. ; Feng Y. ; Seeger S. Angew. Chem. Int. Edit. 2015, 54, 2328.
36	Yuan J. ; Liu X. ; Akbulut O. ; Hu J. ; Suib S. L. ; Kong J. ; Stellacci F. Nat. Nanotechnol. 2008, 3, 332.
37	Pan Q. ; Wang M. ; Wang H. Appl. Surf. Sci. 2008, 254, 6002.
38	Zimmermann J. ; Reifler F. A. ; Fortunato G. ; Gerhardt L. C. ; Seeger S. Adv. Funct. Mater. 2008, 18, 3662.

[1]	袁干印, 奚政, 王楚, 孙晓环, 韩杰, 郭荣. 超分子手性聚苯胺-金复合纳米酶的构建及其对映选择性催化[J]. 物理化学学报, 2023, 39(7): 2212061 -0 .
[2]	谢君, 蒋雨恒, 李思扬, 徐鹏, 郑强, 范晓宇, 彭海琳, 唐智勇. TiO₂负载超低含量AuPd纳米颗粒在水蒸气条件下实现稳定的光催化甲烷偶联生成乙烷[J]. 物理化学学报, 2023, 39(10): 2306037 - .
[3]	张则尧, 姚艺希, 李彦. FeCo/MgO催化生长体相单壁碳纳米管的直径调控[J]. 物理化学学报, 2022, 38(8): 2101055 - .
[4]	吕琳, 张立阳, 何雪冰, 原弘, 欧阳述昕, 张铁锐. 双功能型嵌入镍纳米颗粒的碳棱柱状微米棒电极用于电化学甲醇氧化助力的节能产氢[J]. 物理化学学报, 2021, 37(7): 2007079 - .
[5]	肖瑶, 裴煜, 胡一帆, 马汝广, 王德义, 王家成. 磷化钴封装在磷富集的三维多孔碳及其双功能氧电催化性能研究[J]. 物理化学学报, 2021, 37(7): 2009051 - .
[6]	张建, 王亮, 伍芷毅, 王成涛, 苏泽瑞, 肖丰收. 理性设计核-壳Rh@沸石催化材料用于二烯烃选择加氢反应[J]. 物理化学学报, 2020, 36(9): 1912001 - .
[7]	李蒙刚, 夏仲泓, 黄雅荣, 陶璐, 晁玉广, 尹坤, 杨文秀, 杨微微, 于永生, 郭少军. 具有优异甲醇耐受性的Rh掺杂PdCu有序金属间化合物纳米粒子增强氧还原电催化[J]. 物理化学学报, 2020, 36(9): 1912049 - .
[8]	刘丹叶,陈东,刘卉,杨军. 贵金属在Ag₂S纳米颗粒中由内向外的迁移现象[J]. 物理化学学报, 2020, 36(7): 1906069 - .
[9]	唐小龙,张盛辉,于婧,吕春晓,迟雨晴,孙君伟,宋誉,袁丁,马兆立,张立学. 多孔氮化钛载体上铂催化剂的原子层沉积制备及其催化氧气还原性能[J]. 物理化学学报, 2020, 36(7): 1906070 - .
[10]	王百先,王琪菲,邸建城,于吉红. 具有抗生物污染活性的分子筛膜用于高效油水分离[J]. 物理化学学报, 2020, 36(1): 1906044 - .
[11]	刘芳,张鲁凤,董倩,陈卓. 小尺寸金石墨纳米颗粒的合成与表征[J]. 物理化学学报, 2019, 35(6): 651 -656 .
[12]	何成欢, 郭杨龙, 郭耘, 王筠松, 王丽, 詹望成. 不同组成和结构LaMnO₃钙钛矿负载Au催化剂的CO氧化活性[J]. 物理化学学报, 2019, 35(4): 422 -430 .
[13]	李文涛,雍佳乐,杨青,陈烽,方瑶,侯洵. 基于特殊润湿性材料的油水分离[J]. 物理化学学报, 2018, 34(5): 456 -475 .
[14]	杜新华,李阳,殷辉,向全军. Au/TiO₂/MoS₂等离子体复合光催化剂的制备及其增强光催化产氢活性[J]. 物理化学学报, 2018, 34(4): 414 -423 .
[15]	雷刚,何彦. 单个等离子体纳米颗粒在生化分析和生物成像中的应用[J]. 物理化学学报, 2018, 34(1): 11 -21 .

聚酯织物表面耐用超疏水涂层的制备及在油水分离中的应用

Feasible Fabrication of a Durable Superhydrophobic Coating on Polyester Fabrics for Oil-Water Separation

RichHTML

PDF

赞

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

Metrics

推荐阅读 0