[发明专利]超疏水/超亲油滤布及其制备方法和在油水分离中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及超疏水涂层领域，特别是涉及一种超疏水/超亲油滤布及其制备方法和在油水分离中的应用。

背景技术

一般认为，当水滴与物体表面的接触角大于150°，滚动角低于10°时，即说明该物体表面具有超疏水性能。当水滴接触超疏水表面时，水滴不能润湿表面而呈小球形态滚走，同时滚动的水滴可带走表面的泥土、灰层等亲水性物质，赋予了超疏水表面的“自清洁”功能。

由于超疏水涂层特殊的表面润湿性能，Jiang等（A Super-Hydrophobic and Super-Oleophilic Coating Mesh Film for the Separation of Oil and Water[J].Angewandte Chemie International Edition,2004,43(15):2012-2014）在铜网上涂覆具有超疏水/超亲油性能的含氟聚合物涂层，并利用该涂层有效地分离了油水混合物。中国发明专利申请CN1721030A也公开了一种超疏水/超亲油的油水分离网。但是现有技术的制备过程都使用含氟材料，价格较高。

关于制备可用于油水分离的超疏水涂层，如超疏水滤纸、超疏水铜网以及超疏水聚酯材料等被广泛的研究开发。由于所选基材的缺点，如滤纸较低的物理机械性能和铜网较差的柔韧性等，一定程度上限制了它们在实际中的应用。中国发明专利申请CN101518695A公开了一种在织物网表面涂覆有机硅共聚物制备具有超疏水和超亲油功能的油水分离网的方法，虽然该方法材料易得且造价低，可使用纤维材料织物网作为基材，但是该反应过程分两步进行，合成的中间产物还需活性炭进行脱色处理，工艺较繁琐，而且反应温度高于100℃，总反应时间超过20小时，反应条件较苛刻。

发明内容

本发明的目的在于针对现有超疏水/超亲油材料存在的缺陷，提供一种制备工艺简单，所用材料价格较低，且具有较好柔韧性的超疏水/超亲油滤布及其制备方法。

本发明的目的还在于提供所述超疏水/超亲油滤布在油水分离中的应用。

本发明目的通过如下技术方案实现：

一种超疏水/超亲油滤布的制备方法，包括如下步骤：

（1）室温下，将羟基硅油溶解于甲苯-乙醇的混合溶剂中，加入固化剂与有机锡催化剂，搅拌0.5～1h后，得到有机硅预聚物；所述混合溶剂中甲苯与乙醇的质量比为1:0.2～1:1；所述羟基硅油与混合溶剂质量比为1:50～1:10；所述催化剂为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡或二醋酸二丁基锡；所述催化剂用量为羟基硅油质量的0.5%～2%；所述固化剂为钛酸丁酯、钛酸异丙酯或钛酸四乙酯；所述固化剂用量为羟基硅油质量的5%～20%；

（2）在所述有机硅预聚物中加入纳米二氧化硅甲苯分散液，混合分散均匀后得到有机硅/二氧化硅共混物；所述纳米二氧化硅甲苯分散液与甲苯-乙醇混合溶剂质量比为1:8～1:2；

（3）将经过乙醇水溶液洗涤并烘干后的聚合物纤维滤布浸泡在所述有机硅/二氧化硅共混物中10～60s，提拉后将其置于70～100℃下交联反应20～60min，得到超疏水/超亲油滤布。

优选地，所述羟基硅油的相对分子质量为1500～10000，羟基含量为6wt%～12wt%。所述纳米二氧化硅甲苯分散液中二氧化硅的固含量为25wt%～45wt%，粒径为20～50nm。所述滤布为涤纶、尼龙、腈纶、芳纶或维纶织物纤维滤布；孔径为100～400目。

一种超疏水/超亲油滤布，由上述方法制备。

所述的超疏水/超亲油滤布在工业油水分离中的应用。优选地，所述的油为甲苯、二甲苯、柴油和环己烷中的一种或几种的混合物。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

（1）所制备的滤布不仅具有超疏水超亲油性能且能快速有效的分离油水混合物；

（2）反应时间短，制备工艺简单。采用简单的浸涂-提拉法，反应条件温和，不需要特殊的仪器设备，一步成型；

（3）与含氟等有机聚合物相比，所用材料价格较低廉且易得，而且采用聚合物纤维织物网作为基材使得油水分离网具有良好的柔韧性。

附图说明

图1羟基硅油与固化后有机硅聚合物的红外光谱（FT-IR）。

图2a为普通滤布的扫描电镜（SEM）照片和接触角

图2b为超疏水/超亲油滤布的扫描电镜（SEM）照片和接触角。

具体实施方式

为更好的理解本发明，下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但是本发明的实施方式不限于此。