[發明專利]由氣相沉積涂覆法制備的憎水材料及其用途

有效

• 申請號: 201080023147.2
• 申請日: 2010-03-17
• 公開（公告）號: CN102448719A
• 公開（公告）日: 2012-05-09
• 發明（設計）人: 袁稽康;董和
• 申請（專利權）人: 因諾瓦納諾有限公司
• 主分類號: B32B9/00
• 分類號: B32B9/00;B32B33/00
• 代理公司: 北京北翔知識產權代理有限公司 11285
• 代理人: 吳曉萍;鐘守期

相關申請的相互參引

本申請要求2009年6月8日提交的序列號為12/480,598的美國正式專利申請“Hydrophobic?Materials?Made?by?Vapor?Deposition?Coating?and?Applications?Thereof”的優先權。

技術領域

本發明涉及制造憎水及親油材料的領域。具體而言，本發明涉及在多種多孔天然材料上進行氣相沉積涂覆以改良其表面性能，從而賦予其憎水性和從水中選擇性地吸收油的性能。

背景技術

對材料施加涂層以使其憎水或防水已在多種工業中實踐應用。例如，美國專利4,255,489、5,348,760、5,964,934和6,268,423中公開了用不同的硅酮(silicone)化合物涂覆建筑材料從而使建筑材料防水的方法，所述硅酮化合物包括硅酮聚合物、聚合的硅氧烷、活性硅烷單體、硅酸鹽(siliconate)和其他的有機含硅材料。美國專利2,040,818、3,382,170、4,175,159和5,302,570進一步公開了用硅酮作為吸油劑涂覆珍珠巖、蛭石或硅藻土的方法。美國專利2,040,818、3,382,170、4,175,159、4,255,489、5,302,570、5,348,760、5,964,934和6,268,423中公開的內容在此以引用的方式納入本申請文件。

上述參考文獻中公開的涂覆方法的共同之處是使用濕涂覆方法，此方法中將硅酮化合物用液態溶劑溶解或稀釋，然后將該混合溶液或乳液噴灑到目標礦物上。之后將浸濕的材料在特定溫度下干燥。硅酮化合物乳液可以市售產品購得，例如Dow?Corning?36、346、39或349乳液、Union?Carbide?L45乳液、或General?Electric?SM?62或2163乳液等。通常，使用濕涂覆方法時，消耗的硅酮化合物的重量占目標礦物重量的幾個百分比。換句話說，涂覆1噸的多孔礦物(例如珍珠巖)，需要約5到40千克硅酮化合物來達到較好的結果。如美國專利4,175,159中所述，如果使用更少的硅酮化合物，由于有一些表面可能未被涂覆，憎水效果可能減弱。

濕涂覆方法的另一個缺陷是，即使使用美國專利4,175,159中公開的優化方法，硅酮化合物的成本仍然是制造硅酮處理的多孔天然材料的總成本中的一個重要部分，因為用濕涂覆方法制備的硅酮層的厚度通常在幾個微米的范圍內，并且許多原料被浪費了。

因此，本發明的一個目的是提供一種將硅酮涂覆到多孔天然礦物上的經濟的方法，此方法消耗的硅酮化合物較少，并且可以用于大規模生產。

本發明的另一個目的是提供一種將硅酮涂覆到多孔天然礦物上的方法，此方法可以使用回收的硅酮材料，例如硅酮橡膠模型、管、板，等。

本發明的另一個目的是提供一種將涂覆過程與珍珠巖或蛭石的熱膨脹相結合從而盡可能地使用較少能量的方法。

本發明的另一個目的是提供一種在多孔礦物顆粒的主表面和表面下的部分都形成均一的硅酮層從而使得即使顆粒被壓碎，其憎水及親油的特性仍可保留的方法。

概要

本發明涉及憎水材料的氣相沉積涂覆方法，以及使用所形成的材料的用途。在一個實施方案中，一種制備憎水材料的方法包括：提供一種天然礦物，提供一種硅酮基材料，加熱所述硅酮基材料以釋放所述硅酮基材料的蒸氣分子，使所述硅酮基材料的蒸氣分子沉積以在所述天然礦物的表面形成硅酮基材料層。在該實施方案中，硅酮基材料是一種回收的硅酮橡膠，其可重新用于后續的在天然礦物上的涂覆。

在另一個實施方案中，一種從水中除去油的方法包括將憎水及親油材料放入含有待去除的油的水域中，其中所述憎水及親油材料是通過將硅酮基材料氣相沉積涂覆于天然礦物上而制得的，利用該憎水及親油材料吸收油，以及將浸有油的憎水及親油材料從所述水域中去除。該方法可以用于餐館、城市水處理廠、煉油廠的水處理系統中。

在另一個實施方案中，一種憎水材料包括一種天然礦物和一種硅酮基材料，其中所述硅酮基材料通過氣相沉積法涂覆在所述天然礦物上，從而在該天然礦物的表面形成硅酮基材料層。天然礦物的表面包括內表面和外表面，硅酮基材料層小于20納米。所述硅酮基材料包括聚合的硅氧烷，其還包括至少一種聚二甲基硅氧烷(PDMS)或一種硫化的網狀PMDS。