[發明專利]一種PDMS與氫氧化銅復合材料、其制備方法及應用

在審

• 申請號: 201910348604.8
• 申請日: 2019-04-28
• 公開（公告）號: CN111841083A
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 曾志翔;徐凱樂;王剛
• 申請（專利權）人: 中國科學院寧波材料技術與工程研究所
• 主分類號: B01D17/022
• 分類號: B01D17/022
• 代理公司: 南京利豐知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32256
• 代理人: 王茹;王鋒

本發明公開了一種PDMS與氫氧化銅復合材料、其制備方法及應用。所述PDMS與氫氧化銅復合材料包括由PDMS與納米氫氧化銅形成的復合結構，所述PDMS包覆于納米氫氧化銅表面。所述制備方法包括：采用強堿與過硫酸銨混合溶液對銅基底表面進行親水化處理，在銅基底表面形成由納米氫氧化銅構成的粗糙親水結構；以及采用PDMS對經親水化處理的銅基底進行疏水化處理，經過表面固化后獲得PDMS與氫氧化銅復合材料。本發明主要通過對表面親水成分氫氧化銅以及疏水成分PDMS的成分比例的調控實現潤濕性的轉變的過程，所獲復合材料具有多級梯度性潤濕性能，可以在油水分離領域中得以應用，同時制備工藝簡便易行，容易實現大量生產。

技術領域

本發明涉及一種PDMS與氫氧化銅復合材料，特別涉及一種不同潤濕性PDMS/氫氧化銅復合材料、其制備方法及其應用，尤其特殊潤濕性材料在油水分離方面應用前景廣泛。

背景技術

近年來，隨著人類生活發展以及工業的進展，人類對石油類資源需求增大，并且隨著石油資源開采帶來的日益枯竭，生活廢水以及工業廢水中的油分收集處理逐漸受到關注，油分的收集再次利用為節省資源提供巨大幫助，因此油水分離材料的制備方法得以開展研究。油水分離材料主要有超親水/水下超疏油、超疏水/超親油材料、親水。超親水/水下超疏油材料的靈感產生于魚鱗，由于魚鱗表面由丘狀物納米突起以及親水的磷酸骨架、蛋白質等構成，使得魚鱗表面與水的接觸角為0°，并且能很有效的阻隔油污對魚鱗表面的污染，因此超親水/水下超疏油材料也通過親水成分以及納米粗糙結構構成，業界研究者根據此要點設計出超親水水下超疏油金屬網、多孔陶瓷、纖維素海綿等。

銅作為一種不活潑金屬較為耐腐蝕、并且具有理想的柔韌性，對銅網進行潤濕性調控是廣大業界研究者的一個重點研究領域，其中CN108083320A公開了一種利用硬脂酸在針狀氫氧化銅表面疏水化改性的一種方法，硬脂酸在表面與銅原子進行化學鍵位的形式連接形成疏水點；CN104264209A公開了一種氫氧化銅納米針及其團簇微納復合結構構成的超雙親表面并通過電化學法對表面粗糙化，通過預潤濕的情況下實現油水分離；CN103100239A公開一種制備氫氧化銅與氧化銅表面構成的復合表面結構構成的超親水表面；CN105621473A公開一種通過溶液化學還原法獲得納米氧化亞銅顆粒的制備工藝。但是以上工藝中存在諸多不足之處，其中硬脂酸改性后的氫氧化銅表面由于枝接形式的特殊性，在長時間的溶液中浸泡后表面的堿性物質氫氧化銅無法耐酸溶液的腐蝕，從而限制了其使用條件；電化學法是結構粗糙化的同時對環境污染較大、電解液難以處理，并且只制備出單一的特殊潤濕性表面，僅能夠應對部分油水混合物的分離；氫氧化銅與氧化銅構成的超親水表面使用前需要預潤濕，多用于分離水多油少型溶液；納米氧化亞銅顆粒中的亞銅離子為非穩定狀態，暴露空氣中或者使用過程中容易發生價態的改變從而影響潤濕性。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種不同潤濕性PDMS/氫氧化銅復合材料及其制備方法，以克服現有技術的不足。

本發明的另一目的在于提供所述PDMS/氫氧化銅復合材料的應用。

為實現前述發明目的，本發明采用的技術方案包括：

本發明實施例提供了一種PDMS與氫氧化銅復合材料，其包括由PDMS與納米氫氧化銅形成的復合結構，所述PDMS包覆于所述納米氫氧化銅表面。

在一些實施例中，所述PDMS與氫氧化銅復合材料具有多級梯度性潤濕性能，在空氣中與水的接觸角為0～150°。

本發明實施例還提供了一種PDMS與氫氧化銅復合材料的制備方法，其包括：

提供基底，所述基底包括銅基底；

采用強堿與過硫酸銨混合溶液對銅基底表面進行親水化處理，在銅基底表面形成由納米氫氧化銅構成的粗糙親水結構；以及

采用PDMS對經親水化處理的銅基底進行疏水化處理，經過表面固化后獲得不同潤濕性的PDMS與氫氧化銅復合材料。