[發明專利]耐久且具自修復性能的pH響應型智能超浸潤織物的制備方法及其應用

有效

• 申請號: 201910251805.6
• 申請日: 2019-03-29
• 公開（公告）號: CN109957964B
• 公開（公告）日: 2021-04-27
• 發明（設計）人: 屈孟男;何金梅;馬利利;王嘉鑫
• 申請（專利權）人: 西安科技大學
• 主分類號: D06M13/21
• 分類號: D06M13/21;D06M13/503;D06M11/46;D06M11/50;D06M13/517;B01D17/022;C02F1/40;D06M101/06
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 安彥彥

耐久且具自修復性能的pH響應型智能超浸潤織物的制備方法，將全氟辛酸與鈦酸丁酯混合，加入水和乙醇，得到PFOA/鈦酸丁酯溶液；將銳鈦礦型TiO₂加入到無水乙醇中，并加入PFOTS，得到混合液，然后將羥基化的織物浸泡于混合液，攪拌均勻，并加入PFOA/鈦酸丁酯溶液，攪拌均勻；干燥即可。本發明制備過程簡單，反應條件溫和，易于實現，不需要苛刻的反應條件和復雜的反應設備。多孔織物的孔隙度較高和比表面高，以多該孔織物為基底，通過表面低表面能化合物PFOA和PFOTS的修飾以及基于TiO₂顆粒的微納米粗糙度的構建，使改性織物的表面能降低，表面粗糙度增大，從而得到具有自修復性的pH響應型超疏水材料。

技術領域

本發明屬于智能型超浸潤材料的制備及應用技術領域，具體涉及一種耐久且具自修復性能的pH響應型智能超浸潤織物的制備方法及其應用。

背景技術

隨著經濟的快速發展及工業化進程的加快，各種工業含油廢水和工業化學品的排放日益頻繁，對生態環境及人類健康均造成了極大的威脅。因此，如何高效地分離油水混合物成為全球性的挑戰，引起了廣泛的關注。近年來，基于先進的界面科學和仿生學所開發的具有特殊潤濕性能的超浸潤功能材料，如超疏水性-超親油性材料、超親水性-超疏油性材料等，為油水混合物的分離提供了有效方法。通常，這種特異浸潤型材料可分為三類：“除油”型材料、“除水”型材料以及可切換表面潤濕性能的智能型材料。“除油”材料是指表面具有超疏水-超親油性能的材料，可用于含油廢水的凈化；而“除水”材料是指表面具有超親水-超疏油性能的材料，通常用于含水油的純化。智能可轉換潤濕性材料是一類表面潤濕性可根據外部刺激，如pH值，光照，溫度及電場等切換和控制的材料，能夠實現復雜環境下的油水混合物的選擇性分離。

目前，大量的仿生超潤濕材料已經通過不同的方法，如刻蝕，電沉積，層層自組裝，化學氣相沉積和靜電紡絲法等制備得到，并在自清潔，防水，除霧，防粘附，油水分離等領域，展現出廣闊的應用前景。然而，迄今為止，這些超潤濕材料在油水分離領域并未得到真正的規模化應用，其主要原因有材料的耐久性和機械穩定性相對較差，其表面性能易受外界環境污染及損壞，因此難以適應實際的應用環境，使用壽命較短。另外，這些材料大都僅具有單一的浸潤模式，難以處理復雜環境下的油水混合物，在應用中缺乏靈活性。基于以上現狀，制備耐久且具刺激響應型的智能超潤濕材料成為本領域研究熱點。這類材料表面的浸潤性可隨外界刺激而切換，因此可應用于復雜油水混合物的有效分離，便于實現分離過程的自動化與遠程控制，是油水分離領域的良好候選材料。

近年來，已開發出多種具有潤濕性能可控的智能型多功能超浸潤材料，其表面形貌及化學性質可根據光、pH值、電場、溫度、溶劑和磁場等外部刺激發生變化，由此實現其表面潤濕性能的精確控制。其中，pH響應型智能材料由于其響應速度快、操作方便、無需額外修飾即可恢復其超浸潤性而得到了廣泛的關注。目前，關于pH響應型超浸潤材料的報道很多，但大部分材料只能實現兩種極端親疏性間的有限次轉換。此外，具有良好耐久性及自修復性，同時涉及原位pH響應及可用于優化各種工業操作的智能超浸潤材料的報道也很少見。

發明內容

本發明針對上述現有技術的不足，目的在于提供一種耐久且具自修復性能的pH響應型智能超浸潤織物的制備方法及其應用。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

耐久且具自修復性能的pH響應型智能超浸潤織物的制備方法，包括以下步驟：

步驟一、將全氟辛酸與鈦酸丁酯混合，然后加入水和乙醇，超聲分散后加熱下攪拌均勻，得到PFOA/鈦酸丁酯溶液；

步驟二、將銳鈦礦型TiO₂加入到無水乙醇中，并加入PFOTS，得到混合液，然后將羥基化的織物浸泡于混合液，超聲分散后加熱下攪拌均勻，并加入PFOA/鈦酸丁酯溶液，加熱下攪拌均勻；

步驟三、將步驟二得到的改性織物干燥，得到耐久且具自修復性能的pH響應型智能超浸潤織物。