工业含油废水的大量产生和漏油事故的频发,促使高效处理含油废水成为全球性问题.通过浸渍法将聚多巴胺(Polydopamine,PDA)和埃洛石纳米管(Halloysite nanotubes,HNTs)原位沉积在不锈钢网上,制备了超亲水/水下超疏油滤网(PDA-HNTs/SSM)并用于油水分离.利用SEM、EDS、FTIR、XRD、XPS和接触角仪表征了改性不锈钢网的表面形貌、化学组成和润湿性.结果表明,通过调整PDA与HNTs的浸渍周期可控制材料的润湿性和表面微/纳复合结构,10个浸渍周期得到的PDA-HNTs/SSM的超亲水性/水下超疏油性能最优,水下二氯甲烷接触角大于 157°,滑动角小于 5°.分别采用二甲苯、环己烷、正己烷、石油醚和二氯甲烷进行油水分离测试,PDA-HNTs/SSM的分离效率均大于 99%,经 50次循环使用后其分离效率在95.5%以上,且在浓度为 1 mol/L的HCl、NaOH和NaCl溶液中静置 7天或经砂纸摩擦 10 m后,仍保持稳定的水下超疏油性和良好的油水分离能力.

首先,以全氟(2-甲基-3-氧杂己基)氟化物(六氟环氧丙烷二聚体)和N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷(KH792)为原料制备一种氟化硅氧烷,用FTIR和1HNMR表征其结构.然后,将氟化硅氧烷与聚醚胺共同固化环氧树脂DGEBA(双酚A型二缩水甘油醚),测试了改性环氧树脂复合材料的性能.结果表明,与未改性环氧树脂相比,加入氟化硅氧烷使含氟量1％(以DGEBA质量计)改性环氧树脂复合材料的表面静态水接触角由72.0°增至103.2°,表面能由(42.08±2.17)mN/m降至(20.55±1.45)mN/m,40 d吸水率由1.75％降至1.38％,有效提高了材料的疏水性;介电常数由3.83降低至3.63;材料热分解5％温度由339℃升高至347℃;拉伸及弯曲力学性能分别提高了8.5％及7.7％.含氟量为1％时,改性环氧树脂复合材料的综合性能最佳,差式量热扫描和动态力学性能测试结果表明,少量改性剂可以促进环氧树脂的固化反应,提高固化度和交联密度;当氟化硅氧烷添加量增加时,材料内部发生显著的微相分离并导致性能逐渐下降.

Fluorinated siloxane (F-Si(OCH3)(3)) was synthesized from perfluoro (2-methyl-3-oxyhexyl) fluorine and N-(beta-aminoethyl)-gamma-aminopropyltrimethoxy silane, and then was used for hydrophobic modification of halloysite nanotubes (F-HNTs). A mixture of epoxy resin and F-HNTs was sprayed onto the surface of the stainless steel mesh. F-HNTs enhanced the surface roughness and reduced the surface energy, giving the mesh super-hydrophobic/superlipophilic properties. The static water contact angle of coated mesh can reach 155.4 +/- 0.3 degrees. A series of oil and water mixtures can be separated, and the separation efficiency was higher than 97.8 +/- 0.3%. After 50 cycles, the separation efficiency was still higher than 96.2 +/- 0.5%. The coating mesh also had high separation efficiency for oil-water mixtures with different volume ratios and pH values. More importantly, the coated mesh still showed good stability in the harsh test conditions, such as strong acid, strong alkali, sand-paper wear and so on. Since the preparation of the coated mesh has the advantages of simplicity, scalability, and economy, it is expected to be applied on a large scale in the field of oil-water separation in the future.

将埃洛石纳米管(HNTs)与2-羧乙基苯基次磷酸(CEPPA)复配并用于环氧树脂(EP)阻燃改性,制备了CEPPA-HNTs/EP复合材料.研究了HNTs与CEPPA的配比对CEPPA-HNTs/EP复合材料热稳定性、阻燃性及力学性能的影响.TG分析表明,CEPPA与HNTs复配可提高CEPPA-HNTs/EP复合材料的热稳定性,促进成炭并降低分解速率.锥形量热和极限氧指数分析表明,加入HNTs可降低EP热释放速率,而CEPPA对提高EP的极限氧指数作用更显著.残炭的红外分析及SEM结果表明,燃烧过程中CEPPA与HNTs反应生成硅铝磷酸盐促进凝聚相的脱水交联,形成更致密的炭层.力学性能分析表明,当HNTs与EP和CEPPA与EP的质量比分别为6％和4％时,CEPPA-HNTs/EP复合材料的拉伸强度和冲击强度分别提高了19.4％和17.3％,冲击断面的SEM图像显示CEPPA-HNTs/EP复合材料呈韧性断裂.

通过2-羧乙基苯基次膦酸(CEPPA)与三羟甲基氧化膦(THPO)的酯化反应合成了含磷阻燃剂THPPA.用红外光谱、核磁共振确定了THPPA的结构和组成,并将埃洛石纳米管(HNTs)与THPPA复配用于环氧树脂阻燃改性.热重分析表明,HNTs与THPPA复配可以提高复合材料的热稳定性,降低分解速率并促进成炭.锥形量热测试显示,THPPA与HNTs复配使复合材料的热释放速率和总放热量分别降低了63.6％和56.8％,同时,复合材料的氧指数和垂直燃烧等级均有所提高.扫描电镜显示,HNTs与THPPA在凝聚相发挥协效作用,有助于环氧树脂燃烧后形成更致密的炭层.TGA-IR分析发现,分解产物中有P=O存在,表明有气相阻燃作用.力学性能测试表明,当THPPA和HNTs的添加量分别为8％和6％时,复合材料的拉伸强度和冲击强度与空白环氧树脂相比分别提高了4.0％和4.5％,冲击断面显示出韧性断裂的特征.