[發(fā)明專利]一種超親水及水下超疏油的油水分離網(wǎng)膜及其制備方法

有效

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• 申請日: 2014-03-31
• 公開（公告）號: CN103893999A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發(fā)明（設計）人: 涂偉萍;袁騰;陳卓;周顯宏;王鋒
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: B01D17/022
• 分類號: B01D17/022
• 代理公司: 廣州市華學知識產(chǎn)權代理有限公司 44245
• 代理人: 蔡茂略

技術領域

本發(fā)明涉及新型功能性環(huán)保涂料，特別是涉及一種表面富含羧基鹽的聚合物乳膠粒微球和一種具有空氣中超雙親及水下超疏油性質的油水分離網(wǎng)膜及其制備方法和應用，屬于有機無機雜化納米功能材料技術領域。

背景技術

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(fā)生重組裝由超疏水變?yōu)槌H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。在原材料方面，目前制備超親水膜主要使用三種思路，即單一親水性聚合物，親水聚合物接枝低能鏈段或者含氟聚合物接枝親水鏈段。單一親水聚合物存在著因聚合物水溶性太好而使膜的耐水性差，聚合物被溶掉或者因吸水溶脹而使膜孔堵塞的現(xiàn)象；大量使用氟化POSS、氟化兩親聚合物等含氟材料，制備困難，價格昂貴，對環(huán)境的影響目前無法評估，難以在實際中大量應用。

公開號為CN102029079A的中國發(fā)明專利申請公開了具有水下超疏油性質的油水分離網(wǎng)，雖然這種網(wǎng)具有油水分離效果，但是這種膜的制備需要光引發(fā)聚合，反應時間為60‐100min，制備方法不夠簡單。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(wǎng)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(wǎng)膜的耐水性較差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)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分離網(wǎng)膜及其制備方法。

本發(fā)明另一目的是提供超親水及水下超疏油的油水分離網(wǎng)膜在含油污水的油水分離中的應用。

本發(fā)明的具有超親水及水下超疏油性質的油水分離網(wǎng)膜是以100‐300目的織物絲網(wǎng)作為基材，采用浸涂或噴涂的方法在上面包覆有微米厚度的摻雜有無機納米粒子的表面富含羧基鹽的聚合物乳膠粒微球包覆層，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(wǎng)膜。

本發(fā)明的油水分離網(wǎng)膜具有特殊的納米與微米的復合結構，微米尺度的網(wǎng)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(fā)明的油水分離網(wǎng)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(fā)明目的通過如下技術方案實現(xiàn)：

一種超親水及水下超疏油的油水分離網(wǎng)膜的制備方法，包括如下步驟：

1)將100‐300目的織物絲網(wǎng)超聲清洗，常溫晾干；

2)種子乳液的制備：以質量份數(shù)計，將50‐100份去離子水和0.0126‐0.0252份乳化劑攪拌混合，升溫至85‐90℃，然后加入0.2‐0.4份引發(fā)劑、0.225‐0.45份羧基單體和2.2‐4.4份苯乙烯混合物，攪拌均勻，反應1‐1.5h后保溫，得種子乳液；

3)核乳膠粒的制備：以質量份數(shù)計，將100‐120份去離子水、100‐122份苯乙烯和3‐6份鏈轉移劑攪拌加熱升溫至85‐90℃，1h內(nèi)緩慢加入所述種子乳液中；

4)核‐殼聚合物乳膠粒微球的制備：以質量份數(shù)計，在含有所述核乳膠粒溶液中，加入100‐120份去離子水和0.8‐1.056份引發(fā)劑組成的混合液，1‐1.5h內(nèi)加入50‐60份去離子水、3‐5份乳化劑、80‐100份苯乙烯和19‐22份交聯(lián)劑，反應2‐2.5h后滴加2‐5份羧基單體，繼續(xù)攪拌并保溫1‐1.5h，后滴加中和劑100%中和，得核‐殼聚合物乳膠粒微球；

5)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，以醇類物質和水按質量比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；所述醇類物質為乙醇、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；

6)將步驟4)中的核‐殼乳膠粒和步驟5)中的納米溶膠按質量比1：9‐9：1的比例配制成濃度為1‐99%的混合溶液，超聲分散均勻；

7)將步驟(1)中得到的絲網(wǎng)浸入步驟6)中的混合溶液中，浸泡5‐20min后將其垂直提拉起，或者采用高壓噴槍直接噴涂，將浸泡或噴涂后的絲網(wǎng)掛在恒溫真空烘箱中保持溫度在100‐200℃烘干；得超親水及水下超疏油的油水分離網(wǎng)膜；