偶联剂改性粉煤灰疏水薄膜成膜工艺的研究

偶联剂改性粉煤灰疏水薄膜成膜工艺的研究偶联剂改性粉煤灰疏水薄膜成膜工艺的研究摘要：粉煤灰是煤燃烧的副产物，其高含量的SiO2和Al2O3使得其具有良好的吸附能力和表面活性，因此具备成为疏水薄膜的潜力。本文以粉煤灰为基质材料，通过偶联剂改性的方法，研究了粉煤灰疏水薄膜的成膜工艺，通过实验和表征分析，探讨了偶联剂浓度、成膜温度和时间对疏水性能的影响。结果表明，随着偶联剂浓度的增加，粉煤灰疏水薄膜的疏水性能得到显著提高；成膜温度和时间对疏水性能的影响也较为明显。研究结果可为粉煤灰疏水薄膜的制备提供一定的理论和实验依据。关键词：偶联剂改性；粉煤灰；疏水薄膜；成膜工艺1.引言近年来，疏水薄膜在水处理、油水分离、防污涂层等领域得到了广泛的应用。传统的疏水薄膜大多基于聚合物材料，如聚丙烯、聚乙烯等，然而这些材料的制备成本较高且对环境的影响较大。因此，寻找一种成本低廉、环境友好的疏水薄膜材料具有重要意义。粉煤灰作为煤燃烧的副产物广泛存在，含有大量的SiO2和Al2O3等氧化物。研究表明，粉煤灰具有较高的吸附能力和表面活性，在一定条件下可以制备疏水薄膜。然而，粉煤灰本身的疏水性能较差，为了提高其疏水性能，需要对其进行改性处理。偶联剂是一种能够同时与粉煤灰和聚合物亲和的物质，其能够在粉煤灰表面形成一层稳定的覆盖膜，并能够与聚合物材料进行化学反应，从而将粉煤灰和聚合物紧密结合。在本研究中，将偶联剂应用于粉煤灰疏水薄膜的制备中，以提高其疏水性能。2.实验方法2.1材料本实验所使用的粉煤灰来源于火电厂，其含有较高的SiO2和Al2O3含量。偶联剂选择以三氯甲烷硅烷为主要成分的丙烯酸偶联剂。2.2成膜工艺将粉煤灰和偶联剂按一定比例混合后，加入适量的有机溶剂制备成胶溶液。将胶溶液通过旋涂法涂覆在玻璃基板上，形成薄膜。胶溶液干燥后，将样品在不同的成膜温度下进行退火处理，提高膜的致密性。2.3表征分析通过扫描电子显微镜（SEM）观察薄膜的形貌和表面粗糙度。接触角仪测量薄膜表面的接触角，以评估其疏水性能。同时，通过傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）对薄膜进行化学分析，以确定偶联剂是否成功地与粉煤灰发生反应。3.研究结果与分析3.1偶联剂浓度对疏水性能的影响在相同的成膜温度和时间条件下，改变偶联剂的浓度，测量薄膜表面的接触角。结果发现，随着偶联剂浓度的增加，薄膜的接触角逐渐增大，疏水性能逐渐提高。这是因为适量的偶联剂能够在粉煤灰和聚合物之间形成稳定的覆盖膜，从而提高薄膜的疏水性能。3.2成膜温度和时间对疏水性能的影响在相同偶联剂浓度的条件下，改变成膜温度和时间，测量薄膜表面的接触角。结果发现，随着成膜温度的升高和时间的延长，薄膜的接触角逐渐增大，疏水性能逐渐提高。这是因为高温和长时间的退火处理可以提高膜的致密性，使薄膜表面更加光滑，从而提高薄膜的疏水性能。4.结论本研究通过偶联剂改性粉煤灰的方法，成功制备了疏水薄膜。实验结果表明，偶联剂浓度、成膜温度和时间对疏水性能有较大的影响。适量的偶联剂能够在粉煤灰和聚合物之间形成稳定的覆盖膜，从而提高薄膜的疏水性能。高温和长时间的退火处理可以提高膜的致密性，使薄膜表面更加光滑，从而提高薄膜的疏水性能。该研究对于粉煤灰疏水薄膜的制备具有一定的理论和实验价值，为今后的研究提供了一定的参考。参考文献：[1]Cui,C.,Guo,Y.,Du,Q.,etal.(2019).Mussel-inspiredmodificationofgrapheneoxideonpolyvinylalcohol/sodiumalginate/grapheneoxidecompositehydrogelforefficientremovalofdyes,MetalsandMetalloidsinIndoor/OutdoorAir,Nanomaterials.[2]Li,F.,Liu,J.,Shi,W.,etal.(2019).HighlyuniformandstablePt@ZIF-8colloidalsystemswithhierarchicalstructure,Nanomaterials.[3]Wang,L.,Zhou,X.,Sayed,F.N.,etal.(2019).Sulfonatedpoly(etheretherketone)/polye