一种耐沸水的可用于油水分离的超疏水织物的制备方法与流程

文档序号:12030789
一种耐沸水的可用于油水分离的超疏水织物的制备方法与流程

本发明属于超疏水织物制备技术领域,特别涉及可制备稳定的可耐沸水及可用于油水分离的超疏水织物的方法。



背景技术:

超疏水现象在自然界存在广泛,如荷叶表面、蝴蝶翅膀、水黾腿等。超疏水材料表面对水的接触角大于150°、滚动角小于10°的表面。超疏水材料具有很多独特优异的表面性能:疏水、自清洁性、防腐、抗结冰、防雾等特性,使得其在众多领域都具有巨大的应用前景。

仿生超疏水织物,通过利用聚多巴胺超强粘附性,结合超疏水粒子,使其具有良好的稳定性及超疏水性,对于生活中的各种水系液体都具有良好的抗浸润能力,从而具备良好的抗污能力。同时,由于制备的超疏水织物的超疏水/超亲油性,使得超疏水织物具备油水分离的能力。



技术实现要素:

本发明的目的是提供一种简单、方便的工业化生产仿生超疏水织物的方法,解决了超疏水材料制备步骤繁杂,生产成本高,实用性差的问题。通过一锅法制备了具有良好稳定性及超疏水性的织物,获得的超疏水织物具备良好的抗污和油水分离能力。

实现本发明目的的技术方案是:一种耐沸水的可用于油水分离的超疏水织物的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:

超疏水织物的制备:取1~10mL硅酸酯溶于20~50mL无水乙醇中,在磁力搅拌下形成透明溶液,接着向上述溶液中加入1~6mL浓度为0.1~0.2M盐酸溶液,再加入0.05~0.1g多巴胺粉末,搅拌均匀后,向其中加入2~4mL疏水化修饰剂,再加入2~6mL催化剂,将洗净干燥的织物放入溶液中,在持续搅拌下反应24h,反应完成后用乙醇清洗并干燥,从而完成超疏水织物的制备。

本发明所述的硅酸酯为正硅酸乙酯。

本发明所述的疏水修饰剂为六甲基二硅胺烷。

本发明所述的正硅酸乙酯和六甲基二硅胺烷的体积之比为(1:1)~(1:2)。

本发明所述的催化剂为氨水。

本发明所述的磁力搅拌的时间为30min。

本发明的有益效果是:与现有技术相比,本发明的优点在于:

1.工艺简单,原料易得,无毒环保,成本低廉;

2.制备的超疏水织物具有良好的机械稳定性和超疏水性;

3.制备的超疏水织物具有超疏水/超亲油性,水的接触角大于150°,滚动角小于10°,油的接触角约为0°;

4.该超疏水织物可用于油水分离。

5.该超疏水织物由于在制备过程中聚多巴胺在织物纤维上的黏附生长以及超疏水二氧化硅和聚多巴胺的结合,使得超疏水聚多巴胺-二氧化硅对织物纤维紧密包覆,使得该织物具有良好的耐沸水性能。

附图说明

图1:实施例1所得超疏水织物及原始织物的扫描电镜图,其中图(a)为超疏水织物的5000倍下的形貌,图(b)为原始织物的5000倍下的形貌。

图2:实施例1所得超疏水织物的疏水和对生活中液体抗浸润图片,其中图 (a)为超疏水织物在水中出现银镜现象,图(b)为超疏水织物超疏生活中的常见液体的照片。

图3:实施例1所得超疏水织物的摩擦实验及摩擦后疏水性变化,其中图(a) 图(b)为摩擦过程图片,图(c)为摩擦后接触角变化图。

图4:实施例1所得超疏水织物的耐沸水实验,其中图(a)为超疏水织物在沸水中的照片,图(b)为超疏水织物在沸水中出现银镜现象的图片,图(c)为沸水处理后水滴在织物上的光学图片,图(d)为沸水处理后织物的接触角图片。

图5:实施例1所得超疏水织物的油水分离实验,其中图(a)为分离前油水混合物及分离装置图片,图(b)为分离后的收集的油及停留在装置中的水的图片。

具体实施方式

为了更好地理解本发明,下面结合实施例进一步阐明本发明的内容,但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改,这些等价形式同样在本申请所列权利要求书限定范围之内。

实施例1

(1)超疏水织物的制备:将2mL正硅酸乙酯溶于30mL无水乙醇中,在磁力搅拌下形成透明溶液一,之后,将3mL0.2M盐酸溶液加入其中,再将0.05 g多巴胺粉末加入其中,搅拌均匀后,向其中加入4mL六甲基二硅胺烷,再加入2mL浓氨水和2mL水,加入织物,之后在室温下反应24h,反应完成后将织物取出用乙醇清洗并干燥,从而完成超疏水织物的制备。所得的超疏水织物的扫描电镜图片如图1所示,能够发现织物纤维被紧密包覆。

(2)制备的超疏水织物的超疏水性能:该超疏水织物具有良好的疏水性能,如图2所示,图(a)为当浸入水中出现银镜现象的图片,图(b)为该织物对于生活中常见的一些液体的抗浸润的光学照片。

(3)制备的超疏水织物的耐摩擦性能:如图3所示,该织物经图(a)中所示的摩擦方式进行摩擦试验后,仍然具有较高的超疏水性能,其对应的摩擦后的接触角如图(b)所示。

(4)制备的超疏水织物的耐沸水性能:如图4(a)所示,将制备的超疏水织物置于沸水中,能够观察到如图4(b)所示的银镜现象,将织物放置在沸水中5min 后,其仍然具有良好的超疏水性能。图4(c)为放置在沸水中5min后的超疏水织物的抗浸润的光学照片,图4(d)为放置在沸水中5min后的超疏水的织物的接触角图片。

(5)制备的超疏水织物在油水分离方面的应用:如图5所示,图(a)为分离前后油水混合物及分离装置的光学照片,图(b)为分离后的照片,能够发现该超疏水织物对油水具备选择透过性,油可以通过织物而水不会,从而达到油水分离。

实施例2

超疏水织物的制备:将10mL正硅酸乙酯溶于50mL无水乙醇中,在磁力搅拌下形成透明溶液一,之后,将6mL 0.2M盐酸溶液加入其中,再将0.1g多巴胺粉末加入其中,搅拌均匀后,向其中加入3mL六甲基二硅胺烷,再加入4mL 浓氨水和2mL水,加入织物,之后在室温下反应24h,反应完成后将织物取出用乙醇清洗并干燥,从而完成超疏水织物的制备。

实施例3

超疏水织物的制备:将1mL正硅酸乙酯溶于20mL无水乙醇中,在磁力搅拌下形成透明溶液一,之后,将1mL0.1M盐酸溶液加入其中,再将0.05g多巴胺粉末加入其中,搅拌均匀后,向其中加入2mL六甲基二硅胺烷,再加入2mL 浓氨水和2mL水,加入织物,之后在室温下反应24h,反应完成后将织物取出用乙醇清洗并干燥,从而完成超疏水织物的制备。

本发明包括一锅法制备超疏水织物的步骤。该超疏水织物具备良好的稳定性能,对水的接触角均大于150°,滚动角小于10°,对于生活中的常见水系液体也具有良好的抗浸润能力,在沸水中也能较长一段时间内保持超疏水性能。本发明制备工艺简单,原料易得,无毒环保,成本低廉,稳定性强,适合大面积制备和应用,既适用于日常生活中的应用,同时也适用于油水分离等领域。

最后应当说明的是,以上内容仅用以说明本发明的技术方案,而非对本发明保护范围的限制,本领域的普通技术人员对本发明的技术方案进行的简单修改或者等同替换,均不脱离本发明技术方案的实质和范围。

再多了解一些
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