[發明專利]一種可用于乳液分離的多功能超疏水導電海綿的制備方法

在審

• 申請號: 202010892751.4
• 申請日: 2020-08-31
• 公開（公告）號: CN111974365A
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發明（設計）人: 郭志光;李志豪
• 申請（專利權）人: 湖北大學
• 主分類號: B01J20/26
• 分類號: B01J20/26;B01J20/30;B01D17/022;C08J9/40;C08L61/28
• 代理公司: 武漢聚信匯智知識產權代理有限公司 42258
• 代理人: 劉丹

本發明提供一種可用于乳液分離的多功能超疏水導電海綿的制備方法。利用聚二甲基硅氧烷將納米石墨片粘附在三聚氰胺海綿上，再利用十六烷基三甲氧基硅烷對海綿進行修飾，制備出具有超疏水性質的導電海綿。該海綿具有優異的疏水親油性質，對各種油和有機溶劑具有超強的吸附能力，即使在多次循環利用后超疏水海綿也能保持很強的吸附能力，而且對于水包油乳液，該海綿也能除去其中的油。另外該海綿還具有導電性，電流隨按壓的深度變化而變化。

技術領域

本發明屬于超疏水表面制備技術領域，特別涉及一種可用于乳液分離的多功能超疏水導電海綿的制備方法。

背景技術

超疏水表面的制備是受啟發于大自然中荷葉表面可以自清潔超疏水的微納結構。其超疏水表面是由表面的微納結構和低表面能的蠟質相結合產生的，水滴在其表面有極高的接觸角和很低的滾動角，從而可實現自身的自清潔。在各種基底上構建微納結構再加上低表面能修飾劑的修飾即可制備超疏水表面。人工制備的超疏水表面在自清潔，抗結冰，抗腐蝕，抗污和油水分離領域具有很廣闊的應用前景。

人造超疏水表面通過構建微納結構和降低材料表面能，即可實現良好的疏水性能。通過聚二甲基硅氧烷(PDMS)將納米石墨片粘附在三聚氰胺海綿上，再利用十六烷基三甲氧基硅烷(HDTMS)對該海綿進行修飾可實現海綿從超親水到超疏水性質的轉變。其具有超強的疏水性，親油性，化學穩定性，機械穩定性和熱穩定性，并且具有導電性。可以重復利用于油水分離，乳液分離和壓力傳感器。解決世界范圍內油污染，石油泄露和有機溶劑污染等問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種工藝簡單，高效，無污染的制備具有良好疏水親油性質的超疏水表面的制備方法。利用聚二甲基硅氧烷(PDMS)將納米石墨片粘附在三聚氰胺海綿上，再利用十六烷基三甲氧基硅烷(HDTMS)對該海綿進行修飾制得超疏水海綿，該海綿對油和有機溶劑有超強的吸附能力，并且具有導電性。

實現本發明目的的技術方案是：

一種可用于乳液分離的多功能超疏水導電海綿的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

A.納米石墨片海綿的制備：將一定量的納米石墨片放入正己烷中超聲分散一定的時間，再將一定量的聚二甲基硅氧烷PDMS放入分散液中充分攪拌，最后將三聚氰胺海綿放入分散液中反復擠壓，將該海綿在一定溫度下干燥固化一定時間，得到納米石墨片海綿；

B.超疏水海綿的制備：配置一定濃度的十六烷基三甲氧基硅烷溶液HDTMS，將步驟A得到的納米石墨片海綿浸泡在HDTMS中一定時間，然后將該海綿在一定溫度下干燥一定時間，得到超疏水海綿；

C.導電性能：將電源連接在超疏水海綿的兩端，利用電化學工作站測得該海綿中所通過的電流，再邊擠壓海綿的同時記錄電流的變化，并在多次擠壓后測定電流的變化；

D.油水分離性能：將所制備的超疏水海綿浸入油和有機溶劑中，記錄超疏水海綿的吸附能力，并且在反復擠壓吸附后再測超疏水海綿的吸附能力，另外，將超疏水海綿放入水包油乳液中震蕩，測得該海綿乳液分離效果。

進一步的，步驟A中，納米石墨片在正己烷中的濃度為3-4g/L。

進一步的，步驟A中，聚二甲基硅氧烷PDMS加入的量為15-18g/L。

進一步的，步驟A中，聚二甲基硅氧烷PDMS海綿干燥固化溫度時間為140-160℃，1-3h。

進一步的，步驟B中，十六烷基三甲氧基硅烷溶液的濃度為體積比為2-6％。

進一步的，步驟B中，納米石墨海綿在十六烷基三甲氧基硅烷HDTMS中浸泡的時間為6-10h。

進一步的，步驟B中，在十六烷基三甲氧基硅烷HDTMS中浸泡后的海綿干燥溫度和時間為140-160℃，1-3h。