Robust multifunctional fluorine-free superhydrophobic fabrics for high-efficiency oil–water separation with ultrahigh flux

材料科学 接触角 超疏水涂料 涂层 砂纸 聚二甲基硅氧烷 化学工程 纳米颗粒 表面能 复合材料 纳米技术 工程类
作者
Zheng Xiong,Jian Huang,Yongzhong Wu,Xiao Gong
出处
期刊:Nanoscale [The Royal Society of Chemistry]
卷期号:14 (15): 5840-5850 被引量:59
标识
DOI:10.1039/d2nr00337f
摘要

The limited robustness and complex preparation process greatly hinder the large-scale use of superhydrophobic surfaces in real life. In this work, we adopt a simple method to prepare robust fluorine-free superhydrophobic cotton fabrics by a facile dip-coating method based on silica microparticles and titanium dioxide nanoparticles. Microparticles and nanoparticles are used to build a suitable rough hierarchical structure, while strong bonds are formed between fabric and particles by a silane coupling agent. The cross-linking reaction between the isocyanate group of trimers of hexamethylene diisocyanate (HDI) and the hydroxyl group of each component in the condensation reaction further increases the bonding between the coating and the cotton fabric. In addition, polydimethylsiloxane (PDMS) is used as a low-surface-energy material to modify the fabric surface. The resulting coating shows excellent superhydrophobic properties with a water contact angle of 161.7°. Meanwhile, the prepared superhydrophobic fabric exhibits excellent durability and stability after sandpaper wearing, washing, and UV radiation, as well as treatment with various organic solutions, boiling water and different pH solutions. Moreover, the superhydrophobic fabric displays excellent UV protection performance and high oil-water separation efficiency (>99% after 30 cycles) with ultrahigh flux up to 20 850 L m-2 h-1.
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