[发明专利]一种具有油水分离功能的材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，特别涉及一种超亲油性/超疏水性纳米界面油水分离的材料及其制备方法。

背景技术

油水分离技术有重力式、旋流式、真空式以及亲油疏水材料分离等技术，目前在工业上广泛应用的是前三种技术，但这些技术存在分离效果差、设备复杂、维护困难等缺点。采用亲油疏水材料进行油水分离与前三种相比具有低能耗、易操作、无二次污染等特点而受到许多学者关注和研究，它还具有亲油/疏水效果好、性能稳定、使用寿命长等优点，是目前理想的油水分离材料，但此技术受生产和使用稳定性等影响尚未得到广泛应用。

申请号为01118387.X的发明专利《具有自清洁功能的纳米界面分离网及其制法和用途》提供了一种具有自清洁功能的纳米界面分离网及其制法和用途，但其制作工艺较复杂，需首先采用表面活性剂进行清洗，然后风干，再进行酸洗-水洗-烘干等一系列工序才可以进行喷涂，其中酸洗容易对环境带来不良影响。针对以上不足本发明提供了一种简单有效的制备方法，采用粘结性能良好的材料省略了对金属分离网的前期处理工作。

发明内容

本发明提供了一种具有油水分离功能的材料及其制备方法，该材料可以分离各种油中含有的游离液态水，其制备方法为在金属网上涂覆一定厚度纳米涂层，材料的制备方法是将连接料树脂粉末、纳米级低表面能粉末、表面活性剂和分散剂在水中高速分散均匀，直接喷涂在金属网的表面，再在树脂的熔点以上温度进行烘干热固化处理而成。最终在金属网上形成一种表面具有110nm-290nm之间凹凸互补的界面结构的低表面能表面，该表面可以被油迅速浸润而渗透过去，而水由于其表面张力高而不能浸润表面，从而达到油水分离的目的。

本发明具有如下优点：(1)本发明所提供的油水分离材料具有良好的超亲油性/超疏水性能、性能稳定、疏水效果好、亲油速度快、使用寿命长等优点，能够有效分离燃油和润滑油中的游离水。(2)本发明的制作方法操作简单，涂膜均匀，无污染，无脱落，无堵塞。(3)该材料在工矿、石化、冶金、机械、环保和国防军事等领域具有广泛的应用前景。

具体实施方式

本发明的制备方法是按如下步骤实现的：

(1)室温下，用5％wt-15％wt的连接料粉末，25％wt-30％wt的低表面能粉末(颗粒大小为10nm-100nm)进行混合，随后加入5％wt-10％wt的表面活性剂、0％wt-5％wt分散剂和40％wt-65％wt的蒸馏水，通过高速搅拌制成悬浮乳液。

(2)用喷枪在0.3MPa-0.4MPa的均衡风压下，乳液流量为0.1-0.4L/min，将乳液在距离喷枪30cm-150cm时喷涂在金属网格上，喷枪(或金属网格)移动速率约为0.3m/s-0.6m/s，保证一次喷涂厚度为2μm-5μm。

(3)将已喷涂乳液的金属网移入高温干燥箱中，在150℃-200℃下的温度之间烘干固化5分钟-10分钟后取出，可得到一层具有亲油/疏水性的金属网膜。

(4)将重复步骤(2)、(3)2-5次，使100目-400目金属网的涂层厚度达到6μm-15μm之间，即可得到具有超亲油性/超疏水性的油水分离网膜。

金属网是铜、铁、不锈钢等金属纤维织物，或钛和铝及其合金金属纤维织物；

连接料是热塑性酚醛树脂、聚氨酯树脂，其粒度分别为2μm-10μm和5μm-20μm；

低表面能粉末是聚全氟乙丙烯、聚四氟乙烯、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物粉末，其粒度为10nm-100nm；

表面活性剂是十二烷基苯磺酸纳(DBSA)；

分散剂为炔二醇类超润湿分散剂；

下面结合实施例对本发明的技术方案作进一步的描述：

实施例1：

制备100目的不锈钢网格的超亲油性/超疏水性纳米界面油水分离材料。

(1)室温下，用6％wt的热塑性酚醛树脂粉末粒径为10μm，25％wt平均粒度为15nm的聚全氟乙丙烯粉末进行混合，随后再向此混合物中加入6％wt十二烷基苯磺酸钠和63％wt的蒸馏水，通过高速搅拌制备成悬浮乳液。

(2)用喷枪在0.4MPa的均衡风压下，乳液流量为0.3L/min，将悬浮乳液在距离为50cm位置，均匀的喷涂在100目的不锈钢网格上，喷枪移动速度为0.3m/s，一次喷涂厚度为5μm。

(3)将喷涂乳液的不锈钢网移入高温干燥箱中，在160℃-180℃下的温度之间烘干固化10分钟取出。