[發(fā)明專利]一種超疏水超親油棉花的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310216414.3
• 申請(qǐng)日: 2013-06-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103276590A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-09-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王成毓;劉峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東北林業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): D06M11/79
• 分類號(hào): D06M11/79;D06M13/513;B01D17/022;D06M101/06
• 代理公司: 哈爾濱市偉晨專利代理事務(wù)所(普通合伙) 23209
• 代理人: 張偉

技術(shù)領(lǐng)域

?本發(fā)明屬于功能材料領(lǐng)域；具體涉及一種超疏水超親油棉花的制備方法。

背景技術(shù)

最近幾年，由于石油的泄露、城市化和過(guò)度工業(yè)化而引起的水污染現(xiàn)象已經(jīng)變得越來(lái)越嚴(yán)重。目前，很多方法如機(jī)械抽取、原位燃燒、化學(xué)降解等都被用來(lái)清理和凈化油污染的水域。由于油吸附劑擁有更好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益，使用油吸附劑來(lái)轉(zhuǎn)移和吸收油被認(rèn)為是一個(gè)非常有效的方法。影響固體表面浸潤(rùn)性的因素主要有兩個(gè)：一是固體表面的微觀的粗糙結(jié)構(gòu)；二是固體表面的化學(xué)組成。最近幾年，人們對(duì)大自然中的特殊浸潤(rùn)性表面的不斷研究，有關(guān)特殊浸潤(rùn)性表面的制備方法和技術(shù)不斷出現(xiàn)。仿生的超疏水表面可以通過(guò)以下兩種方法實(shí)現(xiàn)：一種是得用疏水材料構(gòu)建表面粗糙的結(jié)構(gòu)；另一種是在粗糙的固體表面用低表面能物質(zhì)修飾。通過(guò)這兩種方法，可能得到仿生的超疏水表面。超疏水表面主要有以下幾個(gè)特征：（1）防污染（2）低粘附（3）自清潔。目前油水分離材料的研究越來(lái)越受到研究者的關(guān)注，但方法大多繁瑣，且原料較為昂貴。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決現(xiàn)在的進(jìn)行油水分離的吸附物制備技術(shù)要求高、成本高等的技術(shù)問(wèn)題；而提供了一種超疏水超親油棉花的制備方法。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明超疏水超親油棉花的制備方法是按下述步驟進(jìn)行的：

步驟一、將90mL無(wú)水乙醇、10mL正硅酸乙酯和10mL去離子水混合，再加入5~10mL氨水，然后在室溫條件下磁力攪拌至均勻，得到SiO₂前驅(qū)體溶液；

步驟一加去離子水的目的是加快SiO₂前驅(qū)體溶液步驟四中在棉花纖維表面生成SiO₂的速度，提高反應(yīng)效率。

步驟二、將100mL無(wú)水乙醇、1mL~2mL十八烷基三氯硅烷（OTS）和0.1mL~0.25mL去離子水混合，然后在室溫條件下攪拌2小時(shí)，得到OTS改性液；

步驟二使用了“去離子水”，是為了加快OTS水解形成硅醇，?同時(shí)有利于OTS的水解率，在提高反應(yīng)效率的同時(shí)，還提高了改性液中硅醇羥基的產(chǎn)率。

步驟三、將棉花浸泡于質(zhì)量百分比濃度為2%~5%的NaOH水溶液中，然后加蓋煮沸后小火煮5~10分鐘，將棉花取出，冷卻至室溫，然后用水沖洗同時(shí)揉搓至沖洗液的pH值為7.0，自然晾干；

預(yù)處理的目的是將棉花纖維表面的一層植物蠟狀結(jié)構(gòu)去除掉，暴露出更多的羥基，促使步驟四中SiO₂粒子表面的羥基更好的與棉花纖維結(jié)合，增強(qiáng)SiO₂與棉花纖維表面的結(jié)合力。

步驟四、將經(jīng)步驟三處理后的棉花浸泡于步驟一配制的SiO₂前驅(qū)體溶液中，然后室溫條件下浸泡0.5~2小時(shí)，再用無(wú)水乙醇沖洗干凈后在室溫條件下干燥；

通過(guò)化學(xué)方法在棉花纖維表面生長(zhǎng)一層納米SiO₂形成棉纖維表面的粗糙結(jié)構(gòu)，SiO₂與棉花纖維通過(guò)化學(xué)鍵很好的結(jié)合一起。

步驟五、將步驟四得到的棉花浸泡于步驟二配制的OTS改性液中，在60℃條件下改性2~5小時(shí)，然后用無(wú)水乙醇沖洗干凈（以除去未反應(yīng)掉的OTS），再在室溫條件下干燥，得到超疏水超親油棉花。

本發(fā)明方法制備的超疏水超親油棉花用于實(shí)現(xiàn)油水分離，該方法先對(duì)棉花進(jìn)行預(yù)處理，將棉花纖維表面的一層植物蠟狀結(jié)構(gòu)去除掉，暴露出更多的羥基，以促使步驟四中SiO₂粒子表面的羥基更好的與棉花纖維結(jié)合，增強(qiáng)SiO₂與棉花纖維表面的結(jié)合力；再通過(guò)化學(xué)方法在棉花纖維表面生長(zhǎng)一層納米SiO₂形成棉纖維表面的粗糙結(jié)構(gòu)，其中SiO₂與棉花纖維通過(guò)化學(xué)鍵很好的結(jié)合一起，然后再利用OTS改性修飾，OTS水解后形成醇羥基，與SiO₂納米粒子表面的羥基通過(guò)脫水綜合牢固地結(jié)合在一起，使SiO₂表面接枝上致密的疏水基團(tuán)，使其表面能降低，達(dá)到超疏水超親油的功能，增強(qiáng)了油水分離的效果；水在其表面的接觸角大于150o，而汽油在其表面的接觸角則為0o。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

1、方法簡(jiǎn)單，原料易得，成本較低，生產(chǎn)周期短，消耗能耗小。

2、超疏水超親油棉花可用于油水分離，在環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。每克超疏水/超親油棉花材料可吸收有機(jī)物10~40克。

3、具有不貼水性。

4、可循環(huán)使用。通過(guò)擠壓和抽濾的方式將超疏水超親油棉花吸的油排出，排掉油的超疏水/超親油的棉花可在重復(fù)使用。