[发明专利]用于油水分离的超疏水织布的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于油水分离超疏水织布的制备方法。属于功能材料技术领域。

背景技术

超疏水是自然界存在的一种奇特现象，荷叶、鹅毛表面均天然具有超疏水性质，水滴可以在荷叶、鹅毛上面随意的滚动。我们把超疏水定义为水在材料表面的接触角超过150度。目前证实，材料表面实现超疏水性质一般需要两个主要因素：其一是调控材料表面的微/纳米结构，增加材料表面的粗糙度；其二是在具有一定粗糙度的表面修饰低表面能物质。超疏水表面在表面自清洁、抗结冰、防雾、流体减阻、油水分离等方面具有广泛的应用。比如，将超疏水效应应用于织布，可以大大扩大织布的应用领域，所以目前备受关注。

实现油水分离则是超疏水的一大应用之一。油水分离的实现对减小水分和杂质对油的品质的影响，以及解决非水溶性油渍对江河湖海污染问题等都有着重要意义。利用超疏水这种特殊湿润性，可以使油顺利通过而水完全不通过，可以实现有效地分离油水混合物。现在已经有不少研究者将超疏水应用于油水分离。中国专利CN101708384A采用湿法化学刻蚀技术，在由微米级孔径的金属网表面制备出纳米尺度的微观突起，然后在其表面修饰具有低表面能的化合物，从而制成具有超疏水性质的金属网，可有效实现油水分离。中国专利CN101518695A采用浸涂的方法，利用一定的条件和固化剂，将环氧基封端的低聚硅氧烷与双酚A共聚，把该聚硅氧烷-双酚A共聚物与固化剂混匀配成溶液，将聚硅氧烷-双酚A共聚物固化于100～400目的织物网上制得具有超疏水与超亲油功能的油水分离网膜。虽然这里技术方案都具有油水分离效果，但也存在着不足，如制备方法复杂，制备出的超疏水基材稳定性差，不能反复使用，或使用金属网做基材，成本高，且不具备普适性等。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于油水分离的超疏水织布的制备方法。

本发明制备的超疏水织布，其表面通过过渡金属纳米颗粒修饰，织布不仅具有过渡金属赋予其的特殊性质(如Fe₃O₄修饰的超疏水织布具有磁性，Ag修饰的超疏水织布具有良好的抗菌性能)，还具有优异的超疏水性能，与水的接触角大于150°，滚动角小于10°，耐高温，耐洗涤，具有永久超疏水性，并且可成功应用于油水分离。

一种用于油水分离的超疏水织布的制备方法，其特征在于该方法依次步骤为：

A将织布浸入到过渡金属纳米颗粒的水溶液中1～60分钟；过渡金属纳米颗粒选自铁纳米颗粒、氧化亚铁纳米颗粒、四氧化三铁纳米颗粒、钴纳米颗粒、氧化亚钴纳米颗粒、四氧化三钴纳米颗粒、镍纳米颗粒、一氧化镍纳米颗粒、铜纳米颗粒、氧化亚铜纳米颗粒、氧化铜纳米颗粒、银纳米颗粒、氧化银纳米颗粒以及金纳米颗粒中的任何一种；

B将织布取出，用水清洗干净，将洗净的织布在50～100℃下干燥；

C将已干燥的修饰有过渡金属纳米颗粒的织布浸入到1～100mmol/L的硫醇溶液中，室温下反应1～48小时；

D用乙醇清洗织布以除去未能负载上的硫醇，最后将织布干燥后得到超疏水织布。

本发明所述的方法中，织布为任何一种市售商品布料。

本发明所述的方法中，过渡金属纳米颗粒的粒径为5～100nm。

本发明所述的方法中，硫醇选自烷基硫醇或全氟烷基硫醇。

本发明所述的方法中，烷基硫醇的分子式为C_nH_2n+1SH，其中n代表10至20的整数。

本发明所述的方法中，全氟烷基硫醇的分子式为C_nF_2(n-2)+1H₄SH，其中n代表8至16的整数。

制备好的织布其表面是一层致密的纳米颗粒层，其厚度随着纳米颗粒水溶液的浓度的增加而增加，通过扫描电镜可以观察到特殊的微/纳米结构。

本发明提供的超疏水织布，可用于油水分离，将油水混合物通过该织布制成的过滤层，可以实现快速高效的油水分离。

本发明采用普通的商品织布为原料，利用过渡金属纳米颗粒与织布表面各种氧官能团的作用力，使过渡金属纳米颗粒稳定地粘附在织布表面，增加了织布表面的粗糙度，在织布表面形成特殊的微/纳米结构；过渡金属纳米颗粒与硫醇之间同样存在很强作用力，有利于成功引入各种疏水性烷基链或全氟烷基链，实现织布表面特殊润湿性质。本发明具有以下优点：

本发明工艺简单，易操作。

本发明普适性强，不仅适用于市售的任何一种织布，还可以发展利用到海绵，纸制品上面，制成超疏水海绵和超疏水纸品。