聚丙烯超疏水改性研究短学期实践PPT
摘要本实践报告主要介绍了聚丙烯（PP）材料的超疏水改性研究。通过短学期实践，学生们系统地学习了超疏水表面的基本原理、制备方法以及在各领域的应用。采用化学气...
摘要本实践报告主要介绍了聚丙烯（PP）材料的超疏水改性研究。通过短学期实践，学生们系统地学习了超疏水表面的基本原理、制备方法以及在各领域的应用。采用化学气相沉积（CVD）法在聚丙烯表面成功制备了二氧化硅（SiO2）涂层，进而通过溶胶凝胶法引入氟化物，最终实现超疏水性。本实践不仅提高了学生们的实验技能，还培养了他们在科研领域的创新思维和实践能力。引言聚丙烯（PP）是一种广泛应用于工业和日常生活的合成有机高分子材料。然而，PP的表面能较高，容易吸附污渍和细菌，限制了其应用范围。为了改善PP的表面性能，研究者们致力于开发超疏水表面，使其具有防水、防污、自洁等功能。本实践报告通过短学期实践，系统地介绍了超疏水表面的基本原理、制备方法以及在各领域的应用，旨在提高学生们的实验技能和科研创新能力。实验材料与方法2.1 超疏水表面的基本原理超疏水表面是指水滴在材料表面呈近似完美的球形，且滚动角小于10°的表面。其形成需满足两个条件：一是材料表面粗糙度达到微米级别，二是材料表面具有低表面能物质。当材料表面同时具备这两个条件时，水滴在表面将形成 Cassie 状态，表现出超疏水性。2.2 实验材料聚丙烯（PP）片材二甲基二氯硅烷（作为SiO2前驱体）正硅酸乙酯（TEOS作为SiO2源）无水乙醇浓盐酸氟代烃化合物（如全氟辛酸）2.3 实验方法采用化学气相沉积（CVD）法在聚丙烯表面制备SiO2涂层。首先将PP片材置于反应腔体内，通入二甲基二氯硅烷和无水乙醇的混合气体，在一定温度和压力下反应一定时间。反应结束后，用热空气将残余气体吹扫干净，取出PP片材。将制备好的SiO2涂层PP片材放入溶胶凝胶体系中，加入适量的氟代烃化合物。通过溶胶凝胶法使氟代烃化合物在SiO2涂层表面富集，形成低表面能层。采用接触角测量仪测定改性后PP表面的水接触角，以评估其超疏水性能。同时观察水滴在表面的滚动行为，验证超疏水性能。结果与讨论3.1 SiO2涂层的制备结果通过化学气相沉积法成功在聚丙烯表面制备了均匀的SiO2涂层，涂层厚度约2μm。利用扫描电子显微镜（SEM）观察到SiO2涂层表面具有微米级别的粗糙结构。3.2 氟化物引入结果通过溶胶凝胶法成功将氟代烃化合物引入SiO2涂层表面，形成了低表面能层。利用傅里叶变换红外光谱（FTIR）证实了氟代烃化合物在SiO2涂层表面的存在。3.3 超疏水性能测试结果改性后的PP表面水接触角达到150°以上，滚动角小于5°。结果表明，该PP表面具有优异的超疏水性能。此外，我们还观察到水滴在表面呈现出完美的球形，且滚动迅速。这表明该超疏水表面具有较好的自洁功能。结论与展望通过短学期实践，学生们系统地学习了超疏水表面的基本原理、制备方法以及在各领域的应用。采用化学气相沉积法和溶胶凝胶法成功实现了聚丙烯的超疏水改性。改性后的PP表面具有优异的防水、防污和自洁功能，有望拓展其在建筑、汽车、医疗等领域的应用。此外，本实践还提高了学生们的实验技能和科研创新能力，为他们在科研领域的进一步发展奠定了基础。未来可进一步探索其他低表面能物质的引入方法以及超疏水表面的耐久性和稳定性等性能。 五、实验安全与环保在实验过程中，学生们需严格遵守实验室安全规定，确保实验操作的安全性。由于本实验涉及到化学品的操作，学生们应特别注意以下几点：穿戴实验服和护目镜以防止化学品与皮肤和眼睛接触在操作过程中确保通风良好，以防有害气体积累正确处理实验废弃物特别是对有毒有害的废弃物进行分类收集和处理在使用易燃易爆化学品时应远离火源，并遵循相关安全规定此外，学生们应了解实验过程中产生的废气、废液和废渣对环境的影响，采取有效的措施减少对环境的污染。在实验结束后，应确保实验室和实验台面清洁，确保安全与环保意识贯穿整个实验过程。致谢感谢指导老师在实验过程中的悉心指导，感谢实验室管理员提供的实验设备和场地。同时，也感谢同学们在实验过程中的相互协作与支持。通过这次短学期实践，我们不仅学到了专业知识，还培养了团队协作精神。希望我们共同努力，为科研事业的发展做出贡献。 七、参考文献宋晓杰李蕾. 聚丙烯超疏水表面的制备与性能研究[J]. 塑料科技, 2020, 48(6): 43-47王小涛张海霞. 化学气相沉积法制备超疏水表面研究进展[J]. 表面技术, 2019, 48(5): 20-27杨军李慧. 溶胶凝胶法制备超疏水表面的影响因素研究[J]. 功能材料, 2021, 52(1): 1-7周鹏陈志良. 超疏水表面在自清洁材料中的应用[J]. 中国材料进展, 2018, 37(6): 41-47
