[發明專利]用于油水分離的超疏水織布的制備方法

有效

• 申請號: 201110442049.9
• 申請日: 2011-12-23
• 公開（公告）號: CN103173998A
• 公開（公告）日: 2013-06-26
• 發明（設計）人: 郭志光;李靜;董瑩;石雷
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘭州化學物理研究所
• 主分類號: D06M11/49
• 分類號: D06M11/49;D06M11/42;D06M11/83;D06M13/252;D06M13/265;B01D39/08;B01D17/02
• 代理公司: 蘭州中科華西專利代理有限公司 62002
• 代理人: 方曉佳

技術領域

本發明涉及一種用于油水分離超疏水織布的制備方法。屬于功能材料技術領域。

背景技術

超疏水是自然界存在的一種奇特現象，荷葉、鵝毛表面均天然具有超疏水性質，水滴可以在荷葉、鵝毛上面隨意的滾動。我們把超疏水定義為水在材料表面的接觸角超過150度。目前證實，材料表面實現超疏水性質一般需要兩個主要因素：其一是調控材料表面的微/納米結構，增加材料表面的粗糙度；其二是在具有一定粗糙度的表面修飾低表面能物質。超疏水表面在表面自清潔、抗結冰、防霧、流體減阻、油水分離等方面具有廣泛的應用。比如，將超疏水效應應用于織布，可以大大擴大織布的應用領域，所以目前備受關注。

實現油水分離則是超疏水的一大應用之一。油水分離的實現對減小水分和雜質對油的品質的影響，以及解決非水溶性油漬對江河湖海污染問題等都有著重要意義。利用超疏水這種特殊濕潤性，可以使油順利通過而水完全不通過，可以實現有效地分離油水混合物?，F在已經有不少研究者將超疏水應用于油水分離。中國專利CN101708384A采用濕法化學刻蝕技術，在由微米級孔徑的金屬網表面制備出納米尺度的微觀突起，然后在其表面修飾具有低表面能的化合物，從而制成具有超疏水性質的金屬網，可有效實現油水分離。中國專利CN101518695A采用浸涂的方法，利用一定的條件和固化劑，將環氧基封端的低聚硅氧烷與雙酚A共聚，把該聚硅氧烷-雙酚A共聚物與固化劑混勻配成溶液，將聚硅氧烷-雙酚A共聚物固化于100～400目的織物網上制得具有超疏水與超親油功能的油水分離網膜。雖然這里技術方案都具有油水分離效果，但也存在著不足，如制備方法復雜，制備出的超疏水基材穩定性差，不能反復使用，或使用金屬網做基材，成本高，且不具備普適性等。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于油水分離的超疏水織布的制備方法。

本發明制備的超疏水織布，其表面通過過渡金屬納米顆粒修飾，織布不僅具有過渡金屬賦予其的特殊性質(如Fe₃O₄修飾的超疏水織布具有磁性，Ag修飾的超疏水織布具有良好的抗菌性能)，還具有優異的超疏水性能，與水的接觸角大于150°，滾動角小于10°，耐高溫，耐洗滌，具有永久超疏水性，并且可成功應用于油水分離。

一種用于油水分離的超疏水織布的制備方法，其特征在于該方法依次步驟為：

A將織布浸入到過渡金屬納米顆粒的水溶液中1～60分鐘；過渡金屬納米顆粒選自鐵納米顆粒、氧化亞鐵納米顆粒、四氧化三鐵納米顆粒、鈷納米顆粒、氧化亞鈷納米顆粒、四氧化三鈷納米顆粒、鎳納米顆粒、一氧化鎳納米顆粒、銅納米顆粒、氧化亞銅納米顆粒、氧化銅納米顆粒、銀納米顆粒、氧化銀納米顆粒以及金納米顆粒中的任何一種；

B將織布取出，用水清洗干凈，將洗凈的織布在50～100℃下干燥；

C將已干燥的修飾有過渡金屬納米顆粒的織布浸入到1～100mmol/L的硫醇溶液中，室溫下反應1～48小時；

D用乙醇清洗織布以除去未能負載上的硫醇，最后將織布干燥后得到超疏水織布。

本發明所述的方法中，織布為任何一種市售商品布料。

本發明所述的方法中，過渡金屬納米顆粒的粒徑為5～100nm。

本發明所述的方法中，硫醇選自烷基硫醇或全氟烷基硫醇。

本發明所述的方法中，烷基硫醇的分子式為C_nH_2n+1SH，其中n代表10至20的整數。

本發明所述的方法中，全氟烷基硫醇的分子式為C_nF_2(n-2)+1H₄SH，其中n代表8至16的整數。

制備好的織布其表面是一層致密的納米顆粒層，其厚度隨著納米顆粒水溶液的濃度的增加而增加，通過掃描電鏡可以觀察到特殊的微/納米結構。

本發明提供的超疏水織布，可用于油水分離，將油水混合物通過該織布制成的過濾層，可以實現快速高效的油水分離。

本發明采用普通的商品織布為原料，利用過渡金屬納米顆粒與織布表面各種氧官能團的作用力，使過渡金屬納米顆粒穩定地粘附在織布表面，增加了織布表面的粗糙度，在織布表面形成特殊的微/納米結構；過渡金屬納米顆粒與硫醇之間同樣存在很強作用力，有利于成功引入各種疏水性烷基鏈或全氟烷基鏈，實現織布表面特殊潤濕性質。本發明具有以下優點：

本發明工藝簡單，易操作。

本發明普適性強，不僅適用于市售的任何一種織布，還可以發展利用到海綿，紙制品上面，制成超疏水海綿和超疏水紙品。