[发明专利]UV固化超亲水及水下超疏油油水分离膜及制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉一种水性紫外光固化涂料，特别是涉及一种具有空气中超双亲及水下超疏油性质的油水分离网膜及其制备方法和应用，属于光固化材料和有机无机杂化纳米功能材料技术领域。

背景技术

自2010年墨西哥湾漏油事故发生以来，掀起了含油污水处理这一全球性问题的热潮。含油污水来源广泛，在石油、化工、钢铁、焦化、煤气发生站、机械制造和食品加工等行业，凡是直接与油类接触的用水都含有油。油有极性油和非极性油的区别，极性油来源于动物，可生物降解；非极性油来源于石油和其他矿产资源，则难生物降解。石油漂浮在海面上，迅速扩散形成一层不透气的油膜阻碍水体的复氧作用，影响海洋浮游生物生长，破坏海洋生态平衡。超亲水超疏油涂膜具有空气中超亲水，水中超亲水超疏油性质，当含油废水接触膜表面时，在水的刺激下膜表面发生重组装由超疏水变为超亲水，从而水可以仅在重力和毛细力作用下源源不断的往下渗透，而表面始终保持超疏油性，油一直留在表面从而达到油水分离的效果，且由于膜的潜在憎油性，油始终无法污染膜表面，是一种真正的抗污染、无能耗、长寿命、高效率的分离膜。而当膜的表面具有亲水聚合物分子刷时，膜的表面亲水性会更好，同时，由于亲水聚合物分子刷在水中处于完全伸展的结构，从而使膜的表面在具有微纳二元粗糙结构的基础上又具有了纳米级的绒毛结构，从而具有类似荷叶表面的自清洁效果，对油污具有“弹起”效果。

公开号为CN102029079A的中国发明专利申请公开了具有水下超疏油性质的油水分离网，虽然这种网具有油水分离效果，但是这种膜的制备需要光引发聚合，与UV固化技术不同，该专利报道的反应时间为60～100min，制备方法不够简单，且含有丙烯酸类可挥发性活性稀释剂，对皮肤、粘膜、和眼睛有刺激性，且造成较大的VOC。公开号为CN102716676A的中国专利申请公开了以壳聚糖制备具有水下超疏油性质的油水分离网的方法，但是不涉及有机无机杂化。并且这两个专利所用到的成膜物质都是完全水溶的聚合物，导致网膜的耐水性较差。

发明内容

本发明的目的在于制备一种具有在空气中及水下超亲水同时在水下超疏油性质的油水UV固化超亲水及水下超疏油油水分离膜及其制备方法。

本发明另一目的是提供UV固化超亲水及水下超疏油油水分离膜在分离油水混合物和处理含油污水的油水分离中的应用。

本发明的具有超亲水及水下超疏油性质的油水分离网膜是以100～300目的织物丝网作为基材，采用浸涂或喷涂的方法在上面吸附一层水性UV固化杂化涂料，然后以紫外光固化，使其包覆有微米厚度的掺杂有无机纳米粒子的亲水聚合物包覆层，同时在包覆层上具有纳米尺度的突起，从而得到一种超亲水及水下超疏油的油水分离网膜。

本发明的油水分离网膜具有特殊的纳米与微米的复合结构，微米尺度的网孔，微米厚度的有机‐无机掺杂包覆层和包覆层上纳米尺寸的突起结构，本发明的油水分离网膜在空气对水和油的接触角为0°，在水下却具有超疏油性质。

本发明目的通过如下技术方案实现：

UV固化超亲水及水下超疏油油水分离膜的制备方法，包括如下步骤：

（1）将100～300目的织物丝网超声清洗，常温晾干；

（2）采用溶胶‐凝胶法，以四乙氧基硅烷、四甲氧基硅烷或四乙氧基钛为原料，以醇类和水按质量比1：5～5：1配制成共溶剂，将原料与共溶剂按质量比1：1～1：5混合于20～80℃恒温水浴、搅拌，5～10min后，滴加催化剂，保温4～5h，即得到纳米溶胶；所述醇类为乙醇、丙醇、异丙醇、正丁醇、仲丁醇和异丁醇中的一种或多种；所述催化剂为盐酸、硝酸、硼酸、硫酸、氨水、碳酸氢钠或氢氧化钠；