[发明专利]一种乳化水聚结材料及其制备方法和用途

说明书

本发明涉及一种乳化水聚结材料及其制备方法和用途，所述乳化水聚结材料包括基材和涂覆在所述基材表面的含氟聚氨酯涂层。本发明中含氟聚氨酯涂层既含有疏水的含氟链段又具有亲水链段，在空气中具有疏水亲油特性，与水滴接触角为100～120°，与油滴接触角为50～80°，在油下水的接触角呈动态变化，在2min内从120～150°降到50～80°，其为水油乳液中液滴之间的破乳合并提供了有利的条件，相较于现有技术中的其他氟碳材料，对乳化水具有明显更佳的聚结分离效果，适用于含有不同种类、不同浓度表面活性剂的水油乳液的分离，水油分离效率高达91～98％。

技术领域

本发明涉及油水分离材料技术领域，尤其涉及一种乳化水聚结材料及其制备方法和用途。

背景技术

车用柴油逐渐采用国V标准，柴油中的硫含量大大降低。柴油的加氢脱硫处理使得其润滑性和稳定性降低，故超低硫柴油中会人为添加润滑剂，耐磨剂，稳定剂，防腐剂等具有表面表面活性的物质。而在柴油运输或者柴油储存过程中昼夜温差较大时，水分易进入油相中，在发动机上经输油泵的剪切和表面活性剂到油水界面的扩散，形成相对稳定进而难以分离的乳化水。柴油中的表面活性剂运动到油水界面，降低了油水界面张力，增强了乳化水的变形性，使得乳化水能够稳定地存在于油相中。在柴油机高、低压泵的剪切作用下，柴油中的乳化水直径约为3-45μm。由于直径小于100μm的水滴很难受重力的作用快速沉降，所以剪切后的乳化水能够稳定的分散在油相中，增加了油水分离的困难。在柴油机压燃系统中，压强可达200MPa的高压共轨系统将燃油喷进燃烧室，使其充分燃烧，而喷油嘴口只有2-5μm，所以乳化水的存在会造成喷油嘴腐蚀和堵塞，降低柴油自身的润滑性能，缩短发动机的使用寿命。此外，在寒冷的条件下，乳化水会冷冻成冰，造成颗粒滤清器的堵塞，导致发动机因燃油无法到达燃烧室而熄火，因此，去除柴油中的乳化水十分重要。

油水分离主要采用重力沉降、离心、蒸馏、聚并分离等方法。重力沉降无法及时分离柴油发动机上的乳化水，离心分离操作不方便且成本高，蒸馏等手段更无法想象在发动机上使用，因此发动机上的油水分离通常使用简单且成本低的聚结分离或筛分分离，或二者的结合。而这些分离材料通常用天然或合成纤维，或二者的混合物通过不同的技术手段制成。聚结分离的方法使用深度过滤的多孔材料将柴油中的乳化水小液滴聚并，再通过重力沉降的方法实现油水分离。根据聚结分离原理，当乳化水与聚结材料表面接触角在90°到140°之间时，水滴能够在固体表面滚动，水滴之间发生碰撞，聚并长大，沿着柴油流动的方向被释放。聚并后的水滴半径超过100μm，水滴受重力作用下沉，由两相的密度差实现油水分离。

CN105964014B公开了在不锈钢网上喷涂多巴胺介导层发生酰胺化偶联反应，使其表面形成一层稳定的亲水聚合物膜，用于油水分离具有显著的效果，但其未考虑表面活性剂的种类和浓度对油水乳液稳定性的影响。

CN105926020B公开了用于油水分离的超亲水泡沫钛，油水分离效果显著，但也未考虑表面活性剂存在于油水界面将不利于油水分离这一问题。

在水-油-固体系中，表面活性剂在油相中自由运动，在浓度较高时自组装形成胶束。当有水滴进入到油相中时，表活剂会运动到油水界面，降低油水界面张力。在过滤的过程中，乳液与过滤固体表面接触，表面活性剂又可吸附在固体表面上，而表面活性剂在固体表面上的吸附可以削弱表活剂在油水界面的作用。而在目前的油水分离实例中，具体分析表面活性剂对油水分离的影响的研究较少。

因此需要开发一种乳化水聚结材料，高效分离含有表面活性剂的油水乳液中的乳化水。

发明内容

鉴于现有技术中存在的问题，本发明的目的之一在于提供一种乳化水聚结材料，高效分离含有表面活性剂的油水乳液中的乳化水。

为达此目的，本发明采用如下技术方案：

第一方面，本发明提供一种乳化水聚结材料，所述乳化水聚结材料包括基材和涂覆在所述基材表面的含氟聚氨酯涂层。