[發明專利]UV固化超親水及水下超疏油油水分離膜及制備方法和應用

有效

• 申請號: 201310309217.6
• 申請日: 2013-07-22
• 公開（公告）號: CN103357276A
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發明（設計）人: 涂偉萍;袁騰;王鋒;胡劍青
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: B01D69/02
• 分類號: B01D69/02;B01D71/06;B01D67/00;B01D17/022;C02F1/44
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 蔡茂略

技術領域

本發明涉一種水性紫外光固化涂料，特別是涉及一種具有空氣中超雙親及水下超疏油性質的油水分離網膜及其制備方法和應用，屬于光固化材料和有機無機雜化納米功能材料技術領域。

背景技術

自2010年墨西哥灣漏油事故發生以來，掀起了含油污水處理這一全球性問題的熱潮。含油污水來源廣泛，在石油、化工、鋼鐵、焦化、煤氣發生站、機械制造和食品加工等行業，凡是直接與油類接觸的用水都含有油。油有極性油和非極性油的區別，極性油來源于動物，可生物降解；非極性油來源于石油和其他礦產資源，則難生物降解。石油漂浮在海面上，迅速擴散形成一層不透氣的油膜阻礙水體的復氧作用，影響海洋浮游生物生長，破壞海洋生態平衡。超親水超疏油涂膜具有空氣中超親水，水中超親水超疏油性質，當含油廢水接觸膜表面時，在水的刺激下膜表面發生重組裝由超疏水變為超親水，從而水可以僅在重力和毛細力作用下源源不斷的往下滲透，而表面始終保持超疏油性，油一直留在表面從而達到油水分離的效果，且由于膜的潛在憎油性，油始終無法污染膜表面，是一種真正的抗污染、無能耗、長壽命、高效率的分離膜。而當膜的表面具有親水聚合物分子刷時，膜的表面親水性會更好，同時，由于親水聚合物分子刷在水中處于完全伸展的結構，從而使膜的表面在具有微納二元粗糙結構的基礎上又具有了納米級的絨毛結構，從而具有類似荷葉表面的自清潔效果，對油污具有“彈起”效果。

公開號為CN102029079A的中國發明專利申請公開了具有水下超疏油性質的油水分離網，雖然這種網具有油水分離效果，但是這種膜的制備需要光引發聚合，與UV固化技術不同，該專利報道的反應時間為60～100min，制備方法不夠簡單，且含有丙烯酸類可揮發性活性稀釋劑，對皮膚、粘膜、和眼睛有刺激性，且造成較大的VOC。公開號為CN102716676A的中國專利申請公開了以殼聚糖制備具有水下超疏油性質的油水分離網的方法，但是不涉及有機無機雜化。并且這兩個專利所用到的成膜物質都是完全水溶的聚合物，導致網膜的耐水性較差。

發明內容

本發明的目的在于制備一種具有在空氣中及水下超親水同時在水下超疏油性質的油水UV固化超親水及水下超疏油油水分離膜及其制備方法。

本發明另一目的是提供UV固化超親水及水下超疏油油水分離膜在分離油水混合物和處理含油污水的油水分離中的應用。

本發明的具有超親水及水下超疏油性質的油水分離網膜是以100～300目的織物絲網作為基材，采用浸涂或噴涂的方法在上面吸附一層水性UV固化雜化涂料，然后以紫外光固化，使其包覆有微米厚度的摻雜有無機納米粒子的親水聚合物包覆層，同時在包覆層上具有納米尺度的突起，從而得到一種超親水及水下超疏油的油水分離網膜。

本發明的油水分離網膜具有特殊的納米與微米的復合結構，微米尺度的網孔，微米厚度的有機‐無機摻雜包覆層和包覆層上納米尺寸的突起結構，本發明的油水分離網膜在空氣對水和油的接觸角為0°，在水下卻具有超疏油性質。

本發明目的通過如下技術方案實現：

UV固化超親水及水下超疏油油水分離膜的制備方法，包括如下步驟：

（1）將100～300目的織物絲網超聲清洗，常溫晾干；

（2）采用溶膠‐凝膠法，以四乙氧基硅烷、四甲氧基硅烷或四乙氧基鈦為原料，以醇類和水按質量比1：5～5：1配制成共溶劑，將原料與共溶劑按質量比1：1～1：5混合于20～80℃恒溫水浴、攪拌，5～10min后，滴加催化劑，保溫4～5h，即得到納米溶膠；所述醇類為乙醇、丙醇、異丙醇、正丁醇、仲丁醇和異丁醇中的一種或多種；所述催化劑為鹽酸、硝酸、硼酸、硫酸、氨水、碳酸氫鈉或氫氧化鈉；