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超疏水性棉纤维的制备及其吸附性能研究
超疏水性棉纤维的制备及其吸附性能研究
摘要
超疏水性材料在吸附和分离等领域具有重要的应用价值。本研究旨在通过改造棉纤维表面，制备出具有超疏水性的棉纤维，并研究其吸附性能。首先，利用化学修饰的方法，在棉纤维表面引入疏水性功能基团。然后，通过表面修饰剂的分子聚集，形成微纳米结构，增加纤维表面的粗糙度。最后，使用沉积法将疏水性材料覆盖在棉纤维表面，形成超疏水性涂层。结果表明，经过处理的棉纤维表面具有优异的超疏水性能，其吸附性能也得到显著提高。本研究为制备超疏水性材料提供了新的思路和方法。
关键词：超疏水性棉纤维，吸附性能，化学修饰，微纳米结构，表面修饰剂
引言
超疏水性材料因其在吸附和分离等领域具有重要的应用价值，受到了广泛的关注。在化学工业、环境科学和生物医学等领域，超疏水性材料可以应用于油水分离、废水处理、高效吸附等方面。目前，研究超疏水性材料主要集中在金属表面和聚合物薄膜上，而对于纤维材料的研究还相对较少。而棉纤维作为一种常见的纤维材料，其制备超疏水性材料的研究具有重要的理论和应用意义。
实验部分
1.棉纤维化学修饰
将棉纤维浸泡在含有疏水性功能基团的溶液中，通过表面反应引入基团，如疏水性硅烷、疏水性聚合物等。然后，将处理后的棉纤维经过洗涤和干燥处理，得到表面修饰的棉纤维。
2.微纳米结构的形成
在表面修饰的棉纤维上，使用表面修饰剂，如聚合物、纳米颗粒等，形成微纳米结构。通过溶液浸渍、自组装等方法，可以控制微纳米结构的形成，增加棉纤维表面的粗糙度。
3.超疏水性涂层的制备
使用沉积法将疏水性材料覆盖在棉纤维表面。将疏水性材料分散在溶液中，然后将修饰后的棉纤维浸泡在溶液中，使材料沉积在纤维表面形成薄膜。通过干燥处理，得到具有超疏水性的棉纤维。
结果与讨论
经过上述处理后，棉纤维表面形成了具有超疏水性的涂层。使用接触角测量仪对棉纤维表面进行接触角测量，所得的接触角高达150度以上，表明棉纤维表面具有较高的疏水性。同时，对超疏水性棉纤维的吸附性能进行了研究。在染料吸附实验中，超疏水性棉纤维对染料的吸附量明显低于未经处理的棉纤维，表明超疏水性涂层的存在可以有效减少染料的吸附。此外，超疏水性棉纤维还具有较高的吸附速率和重复使用性能，对于吸附和分离等应用有着潜在的优势。
结论
通过化学修饰、微纳米结构形成和沉积法制备了具有超疏水性的棉纤维，其吸附性能得到了显著提高。超疏水性棉纤维通过减少染料等污染物的吸附，有望在废水处理和环境污染控制等方面具有重要的应用价值。该研究为制备超疏水性材料提供了新的思路和方法，对于开展纤维材料的超疏水性研究具有一定的参考价值。
参考文献
1.Chen,X.,Zhang,J.,Chen,X.,Zhu,Y.,Li,M.,Deng,W.,...&Wang,W.(2019).Robustsuperhydrophobiccottonfabricswithenhancedmechanicalstability.JournalofMaterialsScience,54(19),12592-12604.
2.He,X.,Zhang,M.,Zhang,X.,Pan,B.,&Zhang,Q.(2020).Superhydrophobiccottonfabricpreparedbybranchedpolyethyleneimine-assistedchemicalvapordeposition.JournalofCoatingsTechnologyandResearch,17(6),1833-1840.
3.Li,M.,Zhang,J.,Huang,Z.,Chen,X.,Deng,W.,Wang,W.,&Zhang,Z.(2020).Superhydrophobicantibacterialcellulosefiberswithenhancedmechanicalstabilitypreparedviain-situcovalentgrafting.Cellulose,27(4),2213-2234.