堿脲刻蝕和疏水化改性纖維素纖維超疏水表面的構(gòu)筑及其性能研究

堿脲刻蝕和疏水化改性纖維素纖維超疏水表面的構(gòu)筑及其性能研究

摘要：

研究了一種新型的堿脲刻蝕和疏水化改性方法來(lái)構(gòu)筑纖維素纖維的超疏水表面。通過(guò)堿處理和脲酶刻蝕的方法，使纖維素纖維表面獲得了微、納米級(jí)的結(jié)構(gòu)，并在表面上形成了豐富的氨基和羥基官能團(tuán)。接著，通過(guò)表面疏水化改性處理，使纖維素纖維表面具有了超疏水性。研究結(jié)果表明，所構(gòu)筑的超疏水纖維素纖維表面具有優(yōu)異的疏水性能，同時(shí)具備了較高的機(jī)械強(qiáng)度和化學(xué)穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：纖維素纖維；超疏水表面；堿脲刻蝕；疏水化改性；性能研究

引言：

隨著科技的發(fā)展，超疏水材料在液體滴落、自清潔、防污染等領(lǐng)域展示出了巨大的應(yīng)用潛力。纖維素纖維作為一種天然、可再生的材料，其在材料科學(xué)領(lǐng)域中具有廣泛的應(yīng)用前景。然而，由于其高親水性和低機(jī)械強(qiáng)度，使得纖維素纖維的應(yīng)用受到了一定的限制。因此，開發(fā)一種簡(jiǎn)單、高效的方法來(lái)構(gòu)筑纖維素纖維的超疏水表面，具有重要的研究意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

實(shí)驗(yàn)方法：

1.纖維素纖維的預(yù)處理：將纖維素纖維經(jīng)過(guò)堿處理，在濃度為2%的氫氧化鈉溶液中煮沸1小時(shí)，然后取出并用去離子水反復(fù)清洗，以去除纖維素纖維上的雜質(zhì)和親水基團(tuán)。

2.刻蝕處理：將堿處理后的纖維素纖維浸泡在0.1%的脲酶溶液中，在恒定的溫度和時(shí)間下進(jìn)行刻蝕處理，以獲得豐富的氨基和羥基官能團(tuán)。

3.疏水化改性處理：將刻蝕處理后的纖維素纖維浸泡在含有疏水改性劑的溶液中，通過(guò)化學(xué)反應(yīng)將疏水改性劑與纖維素纖維表面反應(yīng)，形成疏水層。

4.性能測(cè)試：通過(guò)接觸角測(cè)量、表面形貌觀察、拉伸實(shí)驗(yàn)等方法對(duì)構(gòu)筑的纖維素纖維超疏水表面的性能進(jìn)行評(píng)估。

結(jié)果與討論：

經(jīng)過(guò)堿處理和脲酶刻蝕的纖維素纖維表面形成了微、納米級(jí)的結(jié)構(gòu)，并且在表面上引入了大量的氨基和羥基官能團(tuán)。在疏水化改性處理后，纖維素纖維表面形成了均勻的疏水層，使得接觸角達(dá)到了超過(guò)150°，表現(xiàn)出了優(yōu)異的疏水性能。同時(shí)，所構(gòu)筑的超疏水纖維素纖維表面具有較高的機(jī)械強(qiáng)度和化學(xué)穩(wěn)定性，能夠在惡劣環(huán)境中保持長(zhǎng)時(shí)間的疏水性能。

結(jié)論：

本研究提出了一種新型的堿脲刻蝕和疏水化改性方法，在纖維素纖維表面構(gòu)筑了超疏水性能。所構(gòu)筑的超疏水纖維素纖維表面具有優(yōu)異的疏水性能、高機(jī)械強(qiáng)度和化學(xué)穩(wěn)定性，具備了廣泛的應(yīng)用前景。這種方法簡(jiǎn)單、高效，對(duì)于纖維素纖維的功能化改性研究具有重要的參考價(jià)值。將來(lái)可以進(jìn)一步研究其在自清潔、防污染等領(lǐng)域的應(yīng)用前景，并優(yōu)化改性方法，使其可以在工業(yè)生產(chǎn)中得到更廣泛的應(yīng)用綜上所述，本研究成功地利用堿脲刻蝕和疏水化改性方法，在纖維素纖維表面構(gòu)筑了具有優(yōu)異疏水性能的超疏水性纖維素纖維。通過(guò)堿處理和脲酶刻蝕，纖維素纖維表面形成了微、納米級(jí)的結(jié)構(gòu)，并引入了豐富的氨基和羥基官能團(tuán)。經(jīng)過(guò)疏水化改性處理后，纖維素纖維表面形成均勻的疏水層，使接觸角超過(guò)150°，表現(xiàn)出出色的疏水性能。此外，所構(gòu)筑的超疏水纖維素纖維表面具有較高的機(jī)械強(qiáng)度和化學(xué)穩(wěn)定性，在惡劣環(huán)境中保持長(zhǎng)時(shí)間的疏水性能。該方法簡(jiǎn)單、高效，為纖維素纖維的功能化改性