[發明專利]表面粗糙度誘導超疏水棉纖維復合材料的制備方法

有效

• 申請號: 201710839312.5
• 申請日: 2017-09-18
• 公開（公告）號: CN107419520B
• 公開（公告）日: 2019-10-18
• 發明（設計）人: 陳琳;李小飛
• 申請（專利權）人: 新疆維吾爾自治區產品質量監督檢驗研究院
• 主分類號: D06M11/49
• 分類號: D06M11/49;D06M13/50;D06M101/06
• 代理公司: 烏魯木齊中科新興專利事務所(普通合伙) 65106
• 代理人: 李靜

本發明涉及一種表面粗糙度誘導超疏水棉纖維復合材料的制備方法，該方法利用常壓加熱化學沉淀法對棉纖維進行改性，得到氫氧化鈷納米材料修飾的棉纖維材料；利用硅烷氣相沉積修飾后，得到超疏水棉纖維復合材料。本發明采用操作簡便，反應條件溫和，操作工藝簡單的方法，原位制備出結構穩定的超疏水超親油的棉纖維復合材料。所得材料能夠選擇性吸附油及有機溶劑，將其從水面上分離出來進行油水混合物的分離，且可以循環反復使用，在含油污水處理等領域，具有一定的應用價值和市場前景。

技術領域

本發明屬于功能材料技術領域，具體涉及一種表面粗糙度誘導超疏水棉纖維復合材料的制備方法。

背景技術

浸潤性是固體表面的一個重要性質，在工農業生產與日常生活中起著重要的作用，與人們的生活息息相關。例如吸油材料在解決含油污水(海上原油泄漏及工業含油廢水排放等)的問題方面，就會涉及到吸油材料表面的浸潤特性，用于改善材料的吸附選擇性。液體在固體表面的接觸角常常作為衡量固體表面浸潤性的指標，當水接觸角大于150°、滾動角小于10°的表面就稱之為超疏水表面。影響固體表面浸潤性的因素主要有兩個:一是表面化學組成(表面自由能)，二是表面微觀結構(粗糙度)。隨著人們對自然界中特殊浸潤性表面的深入研究，有關特殊浸潤性表面的制備方法不斷涌現。在固體表面構建粗糙結構的方法主要有物理/化學氣相沉積、相分離、化學/激光刻蝕、電化學沉積和化學鍍等。這些方法都存在制備工藝流程長、反應設備復雜、原料成本高等缺點而難以實現大規模生產與應用，另外所制備材料在使用過程中，穩定性差，修飾在固體表面的附著物很容易脫落掉渣。

本發明提出了一種表面粗糙度誘導超疏水棉纖維的制備方法，能夠克服目前存在的問題，目前，國內外公開出版物以及專利尚未見報道。

發明內容

本發明目的在于，提供一種表面粗糙度誘導超疏水棉纖維復合材料的制備方法，該方法利用常壓加熱化學沉淀法對棉纖維進行改性，得到氫氧化鈷納米材料修飾的棉纖維材料；利用硅烷氣相沉積修飾后，得到超疏水棉纖維復合材料。本發明操作簡便，反應條件溫和，操作工藝簡單的方法，原位制備出結構穩定的超疏水超親油的棉纖維復合材料。所得材料能夠選擇性吸附油及有機溶劑，將其從水面上分離出來進行油水混合物的分離，且可以循環反復使用，在含油污水處理等領域，具有一定的應用價值和市場前景。克服了傳統方法所要求的實驗條件苛刻、成本高、難以用于工業中大規模生產等問題。

本發明所述的一種表面粗糙度誘導超疏水棉纖維復合材料的制備方法，按下列步驟進行：

a、將濃度為0.1-1摩爾/升的鈷鹽為硫酸鈷、硝酸鈷、氯化鈷或醋酸鈷溶解在含有環氧氯丙烷的水溶液中，得到混合液，其中環氧氯丙烷與水的體積比為5-20％；

b、將棉纖維為脫脂棉或棉布加入到步驟a得到混合液中，在溫度40-60℃烘箱中反應12-48小時，得到氫氧化鈷納米材料修飾的棉纖維材料；

c、將步驟b得到的氫氧化鈷納米材料修飾的棉纖維材料，放入含有濃度為0.5-3wt％的長碳鏈烷氧基硅烷材料-乙醇溶液的密閉容器中，在溫度60-80℃下反應6-24小時，干燥后即得到超疏水棉纖維復合材料。

本發明所述的一種表面粗糙度誘導超疏水棉纖維復合材料的制備方法，該方法利用棉纖維表面帶有的大量官能團，與表面負載的氫氧化鈷納米材料充分結合，然后氫氧化鈷納米材料表面的官能團會和所修飾的硅烷作用，結合形成很強的化學鍵，附著物與棉纖維之間結合非常牢固，反復使用也不會掉渣，所得到的棉纖維復合材料具有超疏水特性，在油水分離上具有巨大的應用潛力。

本發明所述的表面粗糙度誘導超疏水棉纖維復合材料的制備方法，該方法的優點在于：

1、本發明所述方法的操作簡單，原材料易得，成本較低，反應條件溫和，生產周期短，無需大型設備及專用儀器，可實現工業化大規模生產。

2、本發明所述方法中制備的超疏水棉纖維復合材料可用于油水分離，在環境保護等領域有廣泛的應用。