《《超疏水聚丙烯薄膜的制备和研究》-公开DOC·毕业论文》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《超疏水聚丙烯薄膜的制备和研究》-公开DOC·毕业论文（30页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 本科生毕业论文超疏水聚丙烯薄膜的制备和研究学 院、系： 专 业： 学 生 姓 名： 班 级： 学号 指导教师姓名： 职称 最终评定成绩 摘 要随着超疏水领域研究的不断深入，越来越多的研究成果向人们生活的方方面面渗透，给我们的日常生活带来了极大的便利。本文在总结近年来超疏水表面的最新研究成果的基础上，叙述了超疏水材料的特点，种类及应用和超疏水材料的常用制备方法及其研究进展。以聚丙烯和二甲苯为原料，采用空间喷雾的方法制备了超疏水聚丙烯薄膜。讨论了制备过程中分别喷水蒸气，乙醇蒸气以及水和乙醇的混合蒸气来创造不同的湿度条件下研究聚丙烯薄膜的疏水效果，并对其实验机理进行了简单的分析。实验结果分析表明：
2、采用喷双乙醇的方法以及在60RH%湿度条件下将溶解的0.01g/ml聚丙烯溶液在密闭环境中放置1到3个小时能得到较透明的疏水薄膜。所得的超疏水聚丙烯薄膜用电子显微镜观察其表面形貌，结果显示该薄膜为半透明的多孔粗糙结构，用影像分析接触角测试仪对超疏水性能进行表征，其最大接触角为143，滚动角为8。关键词：超疏水性，接触角，滚动角，空间喷雾法ABSTRACTWith the in-depth study in super-hydrophobic areas, more and more research results to every aspects of peoples lives and b
3、ring great convenience to our daily life. In this paper sum up the latest study of the super-hydrophobic surface results, and describe the super-hydrophobic material characteristics, types, applications and the common preparation of super-hydrophobic materials and study progress. Using polypropylene
4、 and xylene as raw material, and the method of spacing spray is prepared for the super-hydrophobic film of polypropylene. Discussing the procedure of spraying water vapor，ethanol vapor, the mixture vapor of water and ethanol to create different humidity of the hydrophobic effects of polypropylene fi
5、lm，and analyzing its mechanism of experiment. The results of experiment show using double ethanol-spraying method , 60RH% and the concentration of 0.01g/ml last 1-3 hours can be more transparent hydrophobic polypropylene films. Using electron microscopy study the super-hydrophobic surface. The resul
6、ts show that the structure of film is translucent , rough and formed lots of nano-holes .Using images analysis study the super-hydrophobic characteristic： the largest contact angle can reach 143, the roll angle can reach 8.Keywords： Super-Hydrophobic，the contact angle，roll angle，space spraying 目 录第1
7、章 文献综述11.1 “荷叶效应”11.1.1 接触角21.1.2 滚动角21.1.3 荷叶表面产生超疏水的原因2 1.2 超疏水表面的应用前景3 1.2.1 建筑领域3 1.2.2 包装领域3 1.2.3 医疗领域3 1.2.4 纺织领域3 1.2.5 微流体领域4 1.2.6 其它领域4 1.3 超疏水表面的制备研究进展4 1.3.1 溶胶-凝胶法4 1.3.2 等离子体法5 1.3.3 气相沉积法5 1.3.4 激光法5 1.3.5 控制表面氧化法5 1.3.6 电纺纱法5 1.3.7 模板法6 1.3.8 相分离法6 1.3.9 其它方法6 1.4 选题的目的，意义及主要研究内容6第2
8、章 实验72.1 实验原料72.2 实验仪器72.3 实验流程72.4 实验步骤82.5 实验结果表征方法8 2.5.1 接触角的测试方法及仪器8 2.5.2 滚动角的测试方法9 2.5.3 聚丙烯薄膜表面形貌的表征方法9第3章 实验结果与讨论103.1 聚丙烯浓度对接触角及滚动角的影响10 3.1.1 研究一定空气和乙醇湿度下的疏水效果103.2 水蒸气对接触角及滚动角的影响11 3.2.1 研究不同聚丙烯浓度在水蒸气作用下的疏水效果113.3 乙醇蒸气对接触角及滚动角的影响13 3.3.1 研究不同聚丙烯浓度在乙醇蒸气作用下的疏水效果133.4 乙醇和水的混合蒸气对接触角及滚动角的影响16
9、3.5 样品在双乙醇的条件下研究不同聚丙烯浓度的疏水效果173.6 样品在双乙醇的条件下放置不同时间下的疏水效果183.7 最佳条件及结果表征与分析19结论21总结与展望22参考文献23致谢24附录25第1章 文献综述1.1 “荷叶效应”众所周知，荷叶素有“出淤泥而不染”之称，被视为纯洁的象征。对荷叶的这种“自洁”现象，人们进行了研究，20世纪90年代，德国植物学家波恩大学Barthlott教授揭示了荷叶表面的结构，发现荷叶的“自洁性”源于其表面的微孔结构。荷叶表面有许多乳头状凸起，凸起部分的高度为510m，凸起之间的间隙为1015m，乳头状的表面又被许多直径为1nm蜡质晶体所覆盖。由于蜡质晶
10、体的尺度属纳米级尺度范围，因而又被称为“纳米结构”。在这些微小的凹凸之间，储存着大量的空气。这样，当水滴落到荷叶上时，由于空气层、乳头状突起和蜡质层的共同托持作用，使得水滴不能渗透，而能自由滚动。荷叶效应的秘密主要就在于它的微观结构和纳米结构，而不在于它的化学成分。 Holloway于1994年对荷叶等植物的表面化学成分进行了分析。所有植物表面都有一层表皮，表皮将植物与周围环境隔开。所有植物的表皮主要成分都是埋置于多元酵母体内的可溶性油脂。因此，植物的表皮都具有一定的拒水性。经过对2万种植物表面进行分析后发现，具有光滑表面的植物都没有拒水自洁的功能，而具有粗糙表面的植物，都有一定的拒水作用。在
11、所有的植物中，荷叶的拒水自洁作用最强，水在其表面的接触角达到160.14。除了荷叶外，芋头叶和大头菜叶的拒水自洁作用也很强，水在其上的接触角分别达到160.13和159.17。研究人员通过对水滴表面与荷叶(含其它材料)表面的接触，做连线式切面研究，发现材料的接触角大小、形态决定其疏水、疏油、抗污能力。确切地说，这个接触角(静态) 越大、滚动角(动态) 越小，其疏水、疏油、抗污能力越强，水珠也更趋于球状。比如，鸟的羽毛和荷叶的表面都具有超强疏水性，其接触角和滚动角分别为150和5及160和3。当水落在疏水又粗糙的荷叶表面时，水与叶面接触面积甚小，仅2 %3 % ，从而减少了两者间的摩擦力，使水滴
12、极易滚落。即使是粘性液体，如蜂蜜、胶水等也能从叶面滚落而不玷污叶面。当叶面沾有尘埃等固体微粒时，尘埃能被水润湿而粘附在水滴上，并随水滴的滚落而被洗掉。令人惊讶的是，即使是疏水性污垢，由于其与叶面上凸起部分的接触面积极小，使水和油性污垢间的粘着力大于凸起部分上蜡晶体与油性污垢间的粘着力，因而也很容易随水滴的滚落而被洗去。荷叶的这种“自洁性”被称为“荷叶效应”。荷叶效应是植物生存的需要。由于这种自洁性，使微生物、细菌、水藻、孢子等也易于被雨水冲洗去而难以在荷叶表面滋生繁殖。利用荷叶的疏水效应，制备出这种具有超级疏水防粘特性的表面不仅对基础研究具有重要意义，而且在实际中也具有巨大的潜在应用价值，比如
13、，在纺织物、交通信号、轮船外壳、各类管道、建筑材料、汽车玻璃、卫星天线等许多方面均可大有作为。1.1.1 接触角当一滴水放置在固体水平表面上，水滴会自然铺展或者铺展到一定的角度而达到平衡，这个平衡角度是由固-液、液-气、固-气界面张力之间的平衡决定的，通常称之为平衡接触角() 。的大小通常可以衡量该固体表面的浸润性。当90时，称之为疏水材料。固体表面的这种浸润性是固体表面的重要性质之一，它是由表面的化学成分和微观几何结构共同决定。当150时，我们称其为超疏水表面。1.1.2 滚动角滚动角可作为评价表面浸润性的指标，指的是一定质量的液滴在倾斜面上开始滚动的临界角度。因为地球的重力作用，水滴在倾斜
14、的固体表面有下滑的趋势。随着固体倾斜角的变大，水滴沿斜面方向的下滑分力也在不断增大，当倾斜角增大到某一临界角度时，水滴会从固体表面滑落下来，这时的临界角就是水在此种固体表面的滚动角。滚动角越小，固体表面的超疏水性能越好。1.1.3 荷叶表面产生超疏水的原因荷叶的表皮由角质膜和角化膜构成，而角化膜由角质和蜡质(也称蜡被)组成，角质膜和蜡被可减低水分蒸腾，防止病菌侵害；对某些液体(如水或油等)进入表皮起到阻留作用。Brewer将植物叶表毛状体(乳突状)与水珠的界面作用分为三种类型。一是当毛状体单元分布密度较低时，对叶表水珠的滞留作用影响并不明显；二是毛状体分布密度低易于诱导水珠集聚成片；三是毛状体单元密度较高时，集聚的单元有利于使水珠抬高，从而增大水珠与叶表的接触角，表现为更好的疏水性。植物叶表的毛状体的形状(乳突状、星状、板条状等)和尺寸大小(5100m)对疏水性的影响并不大，主要是毛状体本身是否含有蜡质，含有
