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研究生:張潔
研究生(外文):Chieh Chang
論文名稱:奈米超斥水聚二乙烯苯粉末的製造與應用
論文名稱(外文):Manufacturing and Application of Nano-Superhydrophobic Polydivinylbenzene Particulates
指導教授:林清彬林清彬引用關係
口試委員:廖文毅劉昭華
口試日期:2017-07-13
學位類別:碩士
校院名稱:淡江大學
系所名稱:機械與機電工程學系碩士班
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2017
畢業學年度:105
語文別:中文
論文頁數:102
中文關鍵詞:聚二乙烯苯超斥水溶劑熱法接觸角滑動角
外文關鍵詞:PolydivinylbenzeneSuperhydrophobicSolvent thermal methodContact angleSliding angle
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本研究將含有高壓容器容積比例為80%之二乙烯苯單體、乙酸乙酯溶劑及偶氮二異丁腈起始劑之A混合溶液,進行高壓溶劑熱法已成功製備具有超斥水之聚二乙烯苯(PDVB)合成物,壓製成PDVB超斥水薄片,其靜態接觸角與滑動角分別約為163°及1°,將含有2wt% PDVB超斥水粉末之乙醇溶液給予球磨後,製得平均粒徑約為148nm PDVB的乙醇懸浮溶液。使用浸塗法製得靜態接觸角分別約為153°、154°及157°與滑動角均約為1°的超斥水影印紙、道林紙與西卡紙。將已去木質素的木塊與含有高壓容器容積比例為80%之A混合溶液,經高壓溶劑熱法已成功製備具有超斥水之靜態接觸角分別約為135°、132°及140°與滑動角均約為1°的超斥水白楊木、吉野檜木及飛機木塊。將已作陽極處理且未封孔之6061鋁合金與含有高壓容器容積比例為80%之A混合溶液,使用5次的高壓溶劑熱法,讓PDVB超斥水合成物填滿陽極處理之AAO孔洞中,成功製得靜態接觸角約為156°的超斥水陽極處理之6061鋁合金。
In this research, we have been successively prepared a non-toxic and superhydrophobic polydivinylbenzene(PDVB) particulates by high pressure solvothermal method with mixture A, which including divinylbenzene monomer, ethyl acetate solvent and azobisisobutyronitrile initiator with 80% high pressure vessel volume. PDVB sheet’s contact angle (CA) and sliding angle (SA) are approximately 163° and 1°. Using ball milling process to produce 2wt% PDVB in ethanol suspension solution with the average particle size of PDVB is about 148nm. Superhydrophobic paper was obtained by dip-coating with the PDVB suspension solution onto copy & laser paper, wood free paper and Bristol board presenting CA/SA approximately 153°/1°, 154°/1° and 157°/1°. Superhydrophobic wood was obtained by high pressure solvothermal method using wood without lignin and mixture A with 80% high pressure vessel volume. Superhydrophobic wood was presented by Poplar, Chamaecyparis formosensis and Baltimore which had 135°/1°, 132°/1° and 140°/1° of CA/SA. Superhydrophobic anodized but without sealing aluminum alloy sheet was prepared by repeating 5 times high pressure solvothermal method several times with 80% high pressure vessel volume of mixture A in order to let PDVB filled up AAO pores thus enhance durability. Superhydrophobic aluminum alloy presented 156° of CA.
總目錄
壹、導論 1
 1.1 前言 1
 1.2 文獻回顧 2
  1.2.1蓮花效應 2
  1.2.2 潤濕機制 5
   1.2.2.1 Young’s equation 5
   1.2.2.2 Wenzel State 6
   1.2.2.3 Cassie—Baxter State 7
   1.2.2.4 滑動角 7
  1.2.3 木材之去木質素處理 8
  1.2.4 基材表面之斥水處理 11
 1.3 研究動機 15
貳、實驗步驟 16
 2.1 實驗材料與設備 16
  2.1.1 實驗材料 16
  2.1.2 實驗設備 17
 2.2 實驗步驟 18
  2.2.1 斥水懸浮溶液製備 18
  2.2.2 紙張之斥水塗層製備 20
  2.2.3 縫隙腐蝕與伽凡尼腐蝕 21
  2.2.4 鋁合金的陽極處理與斥水處理 22
  2.2.5 木塊之去木質素處理與斥水處理 24
 2.3 X光繞射儀分析 25
 2.4 粒徑分析 26
 2.5 顯微結構觀察 27
  2.5.1 掃描式電子顯微鏡分析 27
  2.5.2共軛焦雷射掃描顯微鏡分析 27
 2.6 接觸角量測 28
  2.6.1 靜態接觸角量測 28
  2.6.2 滑動角量測與水滴彈跳情形 28
參、結果與討論 30
 3.1 超斥水粉末分析 30
 3.2紙張之顯微結構與斥水性質分析 40
 3.3 超斥水粉末對縫隙腐蝕及伽凡尼腐蝕之應用分析 61
  3.3.1 超斥水粉末對縫隙腐蝕之應用分析 61
  3.3.2超斥水粉末對伽凡尼腐蝕之應用分析 66
 3.4 超斥水粉末在陽極處理後6061鋁合金板之應用分析 69
 3.5 超斥水粉末在木材之應用分析 83
肆、結論 96
伍、參考資料 98




















圖目錄
圖 1-1具有平滑表面之葉片(a-d)以及具有粗糙表面之葉片(e-h)之
SEM照片;(a)赫蕉;(b)倪藤;(c)玉蘭;(d)歐洲山毛櫸;(e)蓮;(f)芋;(g)甘藍;(h)Mutisia decurrens 4
圖1-2 (a)具有平滑表面之葉片;(b)具有粗糙表面之葉片之自我清潔示
意圖 5
圖1-3 (a) Young’s equation;(b)Wenzel state;(c) Cassie—Baxter state;
(d)滑動角示意圖 8
圖2-1溶劑熱法(a)設備;(b)示意圖 20
圖3-1溶液於高壓容器內佔容積比例由左至右分別為70%;80%;
90%,經溶劑熱法後PDVB之外觀照片。 33
圖3-2混合溶液於高壓容器內佔容積比例為(a)70%;(b)80%;(c)90%,
經溶劑熱法後去離子之水滴在PDVB之靜態接觸角照片 34
圖3-3混合溶液於高壓容器內佔容積比例為(a)70%;(b)80%;(c)90%,
經溶劑熱法後去離子之水滴在PDVB之滑動角照片 35
圖3-4混合溶液於高壓容器內佔容積比例為(a)70%;(b)80%;(c)90%,
經溶劑熱法後去離子之水滴在PDVB之水滴彈跳照片 36
圖3-5混合溶液於高壓容器內佔容積比例為(a)70%;(b)80%;(c)90%,
經圓缽研磨後之PDVB粉末外觀照片 37
圖3-6混合溶液於高壓容器內佔容積比例為(a)70%;(b)80%;(c)90%,
XRD分析PDVB粉末晶相 38
圖3-7球磨後PDVB懸浮溶液的照片由左至右分別係高壓容器體積
為70%,80%及90% 39
圖3-8高壓容器體積為70%;80%及90%PDVB懸浮溶液粒徑分
析圖 39
圖3-9 (a)影印紙;(b)道林紙;(c)西卡紙之SEM照片 45
圖3-10去離子水之水滴在(a)影印紙;(b)道林紙;(c)西卡紙之去靜態
接觸角照片 46
圖3-11紙張浸泡於2wt%、使用容積比例為70%之PDVB懸浮溶液
中再行乾燥之SEM照片;(a)影印紙;(b)道林紙;(c)西卡
紙 47
圖3-12紙張浸泡於2wt%、使用容積比例為70%之PDVB懸浮溶液
中再行乾燥之靜態接觸角照片;(a)影印紙;(b)道林紙;(c)西卡紙 48
圖3-13紙張浸泡於2wt%、使用容積比例為70%之PDVB懸浮溶液
中再行乾燥之滑動角照片;由左至右分別為影印紙、道林紙、西卡紙 49
圖3-14紙張浸泡於2wt%、使用容積比例為70%之PDVB懸浮溶液
中再行乾燥之水滴彈跳照片;(a)影印紙;(b)道林紙;(c)西卡紙 50
圖3-15紙張浸泡於2wt%、使用容積比例為80%之PDVB懸浮溶液
中再行乾燥之SEM照片;(a)影印紙;(b)道林紙;(c)西卡
紙 51
圖3-16紙張浸泡於2wt%、使用容積比例為80%之PDVB懸浮溶液
中再行乾燥之靜態接觸角照片;(a)影印紙;(b)道林紙;(c)西卡紙 52
圖3-17紙張浸泡於2wt%、使用容積比例為80%之PDVB懸浮溶液
中再行乾燥之滑動角照片;(a)影印紙;(b)道林紙;(c)西卡
紙 53
圖3-18紙張浸泡於2wt%、使用容積比例為80%之PDVB懸浮溶液
中再行乾燥之水滴彈跳照片;(a)影印紙;(b)道林紙;(c)西卡紙 54
圖3-19紙張浸泡於2wt%、使用容積比例為90%之PDVB懸浮溶液
中再行乾燥之SEM照片;(a)影印紙;(b)道林紙;(c)西卡
紙 55
圖3-20紙張浸泡於2wt%、使用容積比例為90%之PDVB懸浮溶液
中再行乾燥之靜態接觸角照片;(a)影印紙;(b)道林紙;(c)西卡紙 56
圖3-21紙張浸泡於2wt%、使用容積比例為90%之PDVB懸浮溶液
中再行乾燥之滑動角照片;由左至右分別為影印紙、道林紙、西卡紙 57
圖3-22紙張浸泡於2wt%、使用容積比例為90%之PDVB懸浮溶液
中再行乾燥之水滴彈跳照片;(a)影印紙;(b)道林紙;(c)西卡紙 58
圖3-23紙張分別浸泡於不同溶液之側邊SEM照片;溶液分別為
(a~c)70%;(d~f)80%;(g~i)90%;紙張之材質分別為(a)(d)(g)影印紙;(b)(e)(h)西卡紙;(c)(f)(i)道林紙 60
圖3-24縫隙腐蝕示意圖 61
圖3-25螺絲與接合工件模組之照片 62
圖3-26螺絲外觀照片,由左至右分別為未處理、浸泡浸泡於4wt%
之PDVB懸浮溶液中一次、兩次、三次;(a)螺絲原始狀態;(b)組合工件浸泡於20%硝酸水溶液10分鐘後之螺絲狀態 64
圖3-27將螺絲浸泡於4wt%之PDVB懸浮溶液旋入接合工件內,放
入50℃下烘乾10分鐘,接著浸泡於20%硝酸水溶液後之外觀照片;(a)旋入旋出一次;(b)旋出旋入兩次 65
圖3-28伽凡尼腐蝕示意圖 66
圖3-29銅釘模組 67
圖3-30鉚釘外觀照片,由左至右分別為未處理、浸泡浸泡於4wt%
之PDVB懸浮溶液中一次、兩次、三次;(a)鉚釘原始狀態;(b)組合工件浸泡於20%硝酸水溶液10分鐘後之螺絲狀態 68
圖3-31 (a)6061鋁合金板;(b)陽極處理後;(c)陽極處理後塗抹粉末;
(d)陽極處理後進行溶劑熱法;(e)陽極處理後放入100℃之熱水2小時,再進行溶劑熱法;(f)陽極處理後進行溶劑熱法,再放入100℃之熱水2小時之外觀照片 75
圖3-32 (a)6061鋁合金板;(b)陽極處理後;(c)陽極處理後塗抹粉末;
(d)陽極處理後進行溶劑熱法;(e)陽極處理後放入100℃之熱水2小時,再進行溶劑熱法;(f)陽極處理後進行溶劑熱法,再放入100℃之熱水2小時之SEM照片 76
圖3-33 (a)6061鋁合金板;(b)陽極處理後; (c)陽極處理後塗抹粉末;
(d)陽極處理後進行溶劑熱法;(e)陽極處理後放入100℃之熱水2小時,再進行溶劑熱法;(f)陽極處理後進行溶劑熱法,再放入100℃之熱水2小時之共軛焦3D照片 77
圖3-34鋁合金板之靜態接觸角照片(a)6061鋁合金板;(b)陽極處理
後;(c)陽極處理後塗抹粉末;(d)陽極處理後進行溶劑熱法;(e)陽極處理後放入100℃之熱水2小時,再進行溶劑熱法;(f)陽極處理後進行溶劑熱法,再放入100℃之熱水2小時 78
圖3-35鋁合金板之滑動角照片(a)6061鋁合金板;(b)陽極處理後;
(c)陽極處理後塗抹粉末;(d)陽極處理後進行溶劑熱法;(e)陽極處理後放入100℃之熱水2小時,再進行溶劑熱法;(f)陽極處理後進行溶劑熱法,再放入100℃之熱水2小時 79
圖3-36鋁合金板之水滴彈跳照片(a)6061鋁合金板;(b)陽極處理後;
(c)陽極處理後塗抹粉末;(d)陽極處理後進行溶劑熱法;(e)陽極處理後放入100℃之熱水2小時,再進行溶劑熱法;(f)陽極處理後進行溶劑熱法,再放入100℃之熱水2小時 80
圖3-37多次高壓溶劑熱法示意圖 81
圖3-38 (a)經5次高壓溶劑熱法之鋁合金之靜態接觸角照片;(b)經手
指摩擦之5次高壓溶劑熱法鋁合金之靜態接觸角照片 82
圖3-39 (a)木材;(b)移除木質素之木材;(c)移除木質素之木材浸泡
PDVB懸浮溶液;(d)移除木質素之木材進行溶劑熱法;由左至右分別為白楊木、吉野檜木與飛機木之外觀照片 85
圖3-40 (a)白楊木;(b)吉野檜木;(c)飛機木之SEM照片 86
圖3-41 (a)白楊木;(b)吉野檜木;(c)飛機木之靜態接觸角照片 87
圖3-42去除木質素之木材浸泡2wt%之PDVB懸浮溶液,在50℃下
2小時乾燥後之SEM照片;(a)白楊木;(b)吉野檜木;(c)飛機木 88
圖3-43去除木質素之木材浸泡2wt%之PDVB懸浮溶液,在50℃下
2小時乾燥後之靜態接觸角照片;(a)白楊木;(b)吉野檜木;(c)飛機木 89
圖3-44去除木質素之木材浸泡2wt%之PDVB懸浮溶液,在50℃下
2小時乾燥後之滑動角照片;(a)白楊木;(b)吉野檜木;(c)飛機木 90
圖3-45去除木質素之木材浸泡2wt%之PDVB懸浮溶液,在50℃下
2小時乾燥後之水滴彈跳照片;(a)白楊木;(b)吉野檜木;(c)飛機木 91
圖3-46去除木質素之木材進行溶劑熱法後之SEM圖;(a)白楊木;
(b)吉野檜木;(c)飛機木 92
圖3-47去除木質素之木材進行溶劑熱法後之靜態接觸角;(a)白楊
木;(b)吉野檜木;(c)飛機木 93
圖3-48去除木質素之木材進行溶劑熱法後之滑動角;(a)白楊木;
(b)吉野檜木;(c)飛機木 94
圖3-49去除木質素之木材進行溶劑熱法後之水滴彈跳;(a)白楊木;
(b)吉野檜木;(c)飛機木 95
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