[发明专利]一种仿生超疏水型棉基气凝胶的制备方法

说明书

本发明受自然界中超疏水性的启发，设计一种采用溶液浸渍法和水热原位生长法制备超疏水型棉基气凝胶的方法。首先，通过聚多巴胺对原材料纯棉花在相应的pH条件下进行改性；而后，采用水热原位生长法进行阻燃修饰，在聚多巴胺改性的棉花纤维表面形成双金属插层氢氧化物；最后，采用浸渍法，将经过以上两步处理后的棉花进一步进行低表面能物质修饰，经干燥后，最终获得超疏水型棉基气凝胶。结果表明，所制备的超疏水型棉基气凝胶具有较好的稳定性、抗污性、油水分离性和阻燃性等优良性能。本发明所涉及的技术方法提供了一种高性能清洁型气凝胶的制备策略，为废旧棉基织物的功能化回收和再利用提供了新思路，并拓展了棉基材料在工业上的使用价值。

技术领域

本发明属于仿生超疏水材料制备技术领域，具体涉及一种仿生超疏水型棉基气凝胶的制备方法。

技术背景

超疏水界面是一种材料或者固体表面研究的重要特征之一。当某中材料或者它的表面进行接触角测试，若 角度大于90°，那么该材料会具有疏水性能，且称为疏水材料或疏水表面，若测量角度大于150°，则可 以称为超疏水材料或称其具有超疏水界面。近年来，超疏水材料所具有的独特性能(自清洁、减阻、油水 分离和防腐蚀等)受到大家的青睐，特别是在油水分离方面的应用。现有的仿生超疏水材料制备有多种方 法，如溶胶凝胶法、静电纺丝法、喷涂法等，但这些方法都存在一定的不足，如制备条件苛刻，所需材料 昂贵、制备流程繁杂等，这不仅对超疏水材料的研发进行了一定的限制，还影响了材料的制备效率和性价 比；并且，当前超疏水表面在复杂环境中存有机械稳定性差、变得脆弱、失去防水性以及重复使用性低等 问题。本发明采用绿色无污染可再生的棉花作为原料，用溶液浸渍法和水热原位生长法来制备超疏水性材 料，具有操作简单、成本低廉、清洁环保以及性能优异等优点，其在流体分离与输送，油水分离等领域有 重要用途。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种仿生超疏水型棉基气凝胶的制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

1.一种仿生超疏水型棉基气凝胶的制备方法，其特征在于，包括顺序和步骤：

(1)棉花的聚多巴胺修饰：

a、将0.05-0.15克多巴胺加入到50毫升Tris-HCl 8.5溶液中，搅拌至多巴胺完全溶解；

b、将3厘×3厘米的原始棉花清洗干净，然后将其浸泡在多巴胺溶液中保持10-14小时；

c、取出棉花，用去离子水冲洗几次，在60度干燥箱中干燥4小时，得到聚多巴胺修饰的棉花，记为P@Cotton。 (2)P@Cotton的水热法层状双金属氢氧化物(LDH)的原位修饰：

a、称取摩尔比为(1.5-3):1的二价金属硝酸盐和三价金属硝酸盐溶于25毫升去离子水中，搅拌至盐完全 溶解；

b、将1-2克尿素搅拌溶解于25毫升去离子水中；

c、将两种溶液转移到100毫升反应釜中，搅拌均匀，将P@Cotton浸没于其中，在120度下反应9-12小 时；

d、反应结束，将P@Cotton取出，在60度下干燥4小时，产物记为LDH-P@Cotton。

(3)LDH-P@Cotton的疏水表面修饰：

a、将0.3-0.8克低表面能物质溶解于50毫升溶剂中，随后，将LDH-P@Cotton浸泡在其中保持30分钟； b、将浸泡处理后的LDH-P@Cotton，放入模具中，在500克重力下，将模具置于80度的烘箱中干燥2小 时，得到超疏水型棉基气凝胶，记为S-LDH-P@Cotton。

优选地，步骤(1)中中多巴胺溶于Tris-HCl 8.5溶液中，其浓度是2毫克/毫升。

优选地，步骤(1)中原始棉花浸泡于多巴胺溶液中保持12小时。