Page 128 - 《精细化工》2023年第12期

·2670· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 40 卷

PDMS/CNCs-2.0 悬浮液的 Zeta 电位分别为(–6.4±0.6)、
(–9.7±0.7)、(–17.2±1.5)、(–20.7±0.8) mV。而且还发
现， PVDF/PDMS/CNCs 悬浮 液的电荷密 度随着
CNCs 质量分数的增加而增加。结合图 3 观察的现
象说明，在相分离的过程中，悬浮液电荷密度的增
加明显影响了粒子的尺寸大小及其分散程度。

a —棉布 ； b — PVDF/PDMS 处理的棉 布； c — PVDF/PDMS/
CNCs-0.5 处理的棉布；d—PVDF/PDMS/CNCs-1.0 处理的棉布； 图 4 不同质量分数 CNCs 的 PVDF/PDMS/CNCs 悬浮液
e—PVDF/PDMS/CNCs-1.5 处理的棉布；f—PVDF/PDMS/CNCs- 的 Zeta 电位
2.0 处理的棉布 Fig. 4 Zeta-potential of PVDF/PDMS/CNCs suspensions
图 3 棉布处理前后的表面 SEM 图 with different mass fractions of CNCs

Fig. 3 Surface SEM images of cotton cloth before and after 2.4 超疏水表面的 3D 形貌表征
treatment
对 PVDF/PDMS 溶液和 PVDF/PDMS/CNCs-1.5
这种微纳米级粒子可以构建一定的粗糙度，从 悬浮液处理的棉布、木板和玻璃进行了 3D 形貌测
而为制备超疏水表面提供结构基础。但单独使用 试，结果如图 5 所示，具体数据见表 1。
PVDF 和 PDMS 造成棉布表面粒子大小不一致，且
表 1 不同表面超疏水处理后的粗糙度
容易发生团簇，分布不均。这会导致其表面接触角 Table 1 Roughness of different surfaces after superhydrophobic
较小，且不稳定 [10] 。由图 3c 可见，PVDF/PDMS/ treatment
CNCs-0.5 处理的棉布表面粒子分散性更好，这是由 粗糙度/µm
CNCs 质量分数/%
于 CNCs 是棒状结构，PVDF 和 PDMS 在相分离的 棉布 木板 玻璃
过程中会与 CNCs 团聚在一起形成粒子，其中会有 0 9.25 3.69 0.62
部分 CNCs 暴露在粒子表面，而硫酸法制备的 CNCs 1.5 14.67 6.92 3.22
表面带有负电荷，暴露在表面的 CNCs 会使得形成
的粒子之间发生静电排斥，使得团聚现象得到改善，
分散较为均匀。由图 3d~f 可知，随着 CNCs 质量分
数的增加，处理后棉布表面的粒子尺寸呈逐渐减小
的趋势，且分散性更好。这可能是因为随着 CNCs
质量分数的增加，CNCs 之间的静电排斥不仅会增
强粒子之间的分散性，同时也会在粒子形成的过程
中发挥作用，阻碍粒子之间的聚集，进一步影响粒
子的尺寸大小。尺寸更小和分散性更好的粒子会在
基材表面构建更精细的微纳米结构，从而进一步增
加其表面的粗糙度。
基于此现象，对相同体积不同质量分数 CNCs
的 PVDF/PDMS/CNCs 悬浮液进行了 Zeta 电位测试，
结果如图 4 所示。 图 5 经过超疏水处理后棉布（a、b）、木板（c、d）和
由图 4 可知，PVDF/PDMS/CNCs-0.5、PVDF/ 玻璃（e、f）表面的 3D 形貌图
Fig. 5 3D topography of surface of cotton (a, b), wood (c,
PDMS/CNCs-1.0、 PVDF/PDMS/CNCs-1.5、 PVDF/ d) and glass (e, f) after superhydrophobic treatment