[发明专利]一种聚乙烯醇-分子筛水下超疏油涂层的制备方法

说明书

本发明涉及一种聚乙烯醇‑分子筛水下超疏油涂层的制备方法，首先利用聚多巴胺对基材进行表面改性；之后再将聚乙烯醇‑分子筛混合物涂覆到改性后的基材表面，室温干燥；最后，放入戊二醛交联剂溶液中浸泡，进行表面交联，室温干燥后得到聚乙烯醇‑分子筛水下超疏油复合涂层，该涂层结合了分子筛与聚乙烯醇的超吸水及锁水的优异性能，通过工艺及添加比例的控制，使分子筛和聚乙烯醇复合膜中的沸石颗粒可以在涂层表面均匀分布并形成分层多孔微结构，将水分子牢固地锁定在孔内形成致密的水膜进而使涂层具有优异的拒油性且可有效的防止蜡粘附，在海洋石油工业中设备防污、输油管道防结蜡等方面具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及功能材料制备技术领域，具体涉及一种聚乙烯醇-分子筛水下超疏油涂层的制备方法。

背景技术

全球经济的快速增长，对能源的需求不断攀升，海洋油气成为了全球油气资源的战略接替区。但高静压、低温的恶劣环境使得深水油气开发面临巨大的挑战和风险，尤其管道油污、蜡沉积等问题严重威胁着水下生产系统安全运行。近年来，水下超疏油涂层因其极强的憎油特性，引起了科研人员的兴趣，在海洋石油工业中展现出广阔的应用前景。

水下超疏油涂层是指在油/固/水三相体系中，对油的接触角大于150°的涂层，其疏油的基本原理是基于涂层表面微纳结构的超亲水性，故具有优异亲水性能的原材料选取以及良好的微纳结构构筑方法是具有优异性能的超疏油涂层制备的关键因素；聚乙二醇、聚乙烯醇、壳聚糖、海藻酸钙、甜菜碱因具有水下超疏油性能突出且成膜快的特点，成为制备水下超疏油涂层的理想原材料，但因其耐水性和机械性能差，极易溶胀变形从固体基材表面脱离，严重限制涂层的使用寿命及应用范围；而且现有技术中的超疏油涂层表面微纳结构的构筑多采用电化学刻蚀法、模板法、溶胶凝胶法、有机无机复合法等，其还存在工艺繁琐、适用范围窄、无法大规模生产、产物性能差等问题，严重限制了水下超疏油层在石油工业中的应用。

因此，如何提供一种制备工艺简便且适用范围广并具有高耐久性的水下超疏油涂层材料是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种聚乙烯醇-分子筛水下超疏油涂层的制备方法，利用聚多巴胺对基材进行表面改性，使涂层与基体之间具有良好的结合力，之后再将聚乙烯醇-分子筛混合物涂覆到改性后的基材表面，室温干燥，最后，放入戊二醛溶液中浸泡进行表面交联，得到聚乙烯醇-分子筛复合涂层，两者之间具有更好的结合能力，从而具有更优良的机械性能，且制备工艺更加简便。

为了实现上述目的，本发明具体采用如下技术手段：

本发明提供了一种聚乙烯醇-分子筛水下超疏油涂层的制备方法，先利用聚多巴胺对基体材料表面改性，然后将聚乙烯醇-分子筛混合物涂覆至改性后的基材表面并干燥，最后将涂覆的干燥基材置于戊二醛交联剂溶液中浸泡后取出干燥，即得聚乙烯醇-分子筛水下超疏油涂层。

上述的一种聚乙烯醇-分子筛水下超疏油涂层的制备方法，具体包括以下步骤：

步骤一：基材的改性

(1.1)将基材用清水超声清洗干净后再依次用去离子水、无水丙酮及乙醇超声清洗，之后再用去离子水冲洗，室温晾干；

(1.2)将一定量的三羟甲基氨基甲烷溶于去离子水中，配制成三羟甲基氨基甲烷缓冲溶液，调节pH至8.0～8.5；

(1.3)称取盐酸多巴胺加入至步骤(1.2)制得的缓冲溶液中，搅拌至盐酸多巴胺完全溶解并混合均匀，得到改性液；

(1.4)将步骤(1.1)处理后的基材浸泡至步骤(1.3)得到的改性液中，常温浸泡1h后取出，用去离子水冲洗后室温干燥，即得改性基材；

步骤二：聚乙烯醇-分子筛复合涂层的制备