论文综述---PTFE合成疏水纸.doc

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1、藝妗甬腐商絮夫象本科生毕业设计(论文)论文综述学院轻工学院专业印刷工程导师刘壮学生赵云莹学号2011108303522015年6月8日表面的浸润性是决定某种材料应用的重要性质,许多物理化学过程与表面的浸润性密切相关如分散、吸附、摩擦等。表面疏水技术是一项具有较高实用价值的技术,随着人们牛活质量的提高环保节能意识的不断加强使得口清洁表面技术迅速发展,近年来超疏水表面引起了广大科学工作者的高度重视且在日常牛活屮有着广泛的应用。通过设计不同结构及化学和物理特征的涂料,能够赋予材料新的附加功能,尤其是现代工业对疏水涂料的需求快速增长给功能化的疏水涂料于勃勃牛机。因此,研究和开发具有特殊表面浸润性的材料

2、对加深表面现象认识、扩展材料应用范围及提高材料应用性能有着重要的意义。聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethylene简写为teflon,一般称作"不粘涂层”或"易清洁物料)这种材料具有抗酸抗碱、抗各种有机溶剂的特点,儿乎不溶于所有的溶剂。表面能低,具有良好的疏水性。通过离子镀技术、等离子技术、超细PTFE粉末喷涂等方法均可以制备PTFE超疏水涂层⑴。1.1超疏水表面现象自然界屮存在很多超疏水现象,出淤泥而不染的荷叶被誉为纯洁的象征,仔细观察荷叶就会发现水滴滴在荷叶上吋,水滴成球形而不铺展形成亮晶晶的球形水珠,并随着荷叶的晁动而滚动,只需轻轻倾斜水珠便会从荷叶上滚落下來,同时也会将荷

3、叶上的灰半带下来保持了荷叶表面的清洁。这种自清洁现象被称为“荷叶效应”。对此人们对荷叶表面进行了研究通过SEM照片可以清雄观察到荷叶的表面不光滑,在较低放人倍率时可以观察到荷叶表面随机分布着微米级乳状突出,直径约为3・10微米。进一步放大观察倍率,这些纳米棒的平均直径约为50纳米纳米棒是由低表面能的荷叶蜡形成,正是由于蜡质纳米级棒状与微米级乳突复合结构,赋予荷叶表面优异的超疏水特性,水滴在荷叶表面的接触角达到162。〔2•叭以上是植物叶面的超疏水现象,自然界还有很多超疏水现象,动物的身体上也有疏水现象,研究人员发现水电腿表面有针状的刚毛,且刚毛的直径在3微米至几百微米,绝人部分刚毛的长度约为5

4、0微米且每个微米级刚毛上分布着复杂的纳米级沟槽,构成分级结构,空气有效的吸附在这些缝隙屮形成气膜,阻隔了水滴的浸润,表现了超疏水特性。1.2超疏水表面应用超疏水表面的自动清洁功能和特殊的润湿性,不仅有较高的接触角还要有较小的滚动角,水滴极易从超疏水表面脱落,在脱落过程屮带离污染物,达到自清洁ri的,使其在防水、防污、防雾、功能纸包装纸及微量分析领域都具有广泛的应用前景。1.3表面超疏水的理论基础1.3.1超疏水定义表面水接触角人于150。,且具有很小的滚动角和自清洁的表面被称为超疏水。1.3.2表面张力定义在材料的表而或界而的原子或分子由于内聚力不平衡,导致材料界面或表面存在界而张力或表而张力

5、。1.3.3表面润湿性润湿现象是固体表面被液体覆盖的过程分为三种:(1)铺展:固气界面消失面积等于增加的固液界面面积,并且同吋形成了等量的气液界面。(2)浸湿:固体完全浸入液体屮,固气界面完全被固液界面取代。(3)粘湿:与固体接触的气体被液体所取代,消失的固气界面的大小等于后形成的固液界面的大小。1.3.4接触角定义接触角是指在气、液、固三相交点处所作的气一液界面的切线穿过液体与固一液界面的夹角为接触角。135接触角方程对于一个化学性质均一、无限平坦的理想表面Young认为&值决定于固体的表面张力ysv、液体的表面张力齐,、以及固■液界面的界面张力ysl的相对大小,并通过力学的方法推导出了平衡

6、状态时的&值与人,,人以及人的三者的定量关系:/sHvCOS。或cos&=(人_人)/%,上述方程是所有润湿现象研究的定量理论基础。一般来说,制备超疏水性的表面须满足以下两个条件:一是在低表面能物质的表面上构建有一定粗糙度的纳米与微米相结合的阶层结构。二是物质的表面具有很低的尚体表面能。表面材料的润湿性是决定亲水和疏水的前提,因此,低表面能物质是是疏水性的最基本条件。表面微细结构是提高其疏水性能的主要性因素。接触角决定其疏水性的主要因素是表面基团,而形貌仅仅起到强化效果的作用[勺。1.4合成超疏水纸张的目的及意义影响固体浸润性的因素主要有两个:表面自由能(化学组成)和表面微观几何结构(粗糙度)

7、。因此制备一-种具有特殊润湿性表面的重点是选材或进行表面化学修饰和构筑有效的粗糙表面。正是对这两方面的深入研究,使浸润性的领域蓬勃发展。1.4.1合成超疏水纸张目的本论文的研究H的在于通过对纸张改性提高纸张的防水能力,且超疏水材料有较强的防腐蚀、抗氧化能力,应用于纸包装丄可以延长包装纸的使用寿命,防止商品变质。并研究这种超疏水表面涂层在防污、防水、防霜、耐酸、耐碱、耐刮伤等方而的实际应用的包装纸,

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