一種基于單組份聚氨酯制備超疏水超親油網(wǎng)布材料的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于功能材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種超疏水超親油網(wǎng)布材料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著工業(yè)的發(fā)展，油品的使用量越來越大，而由于技術(shù)落后和管理不善引起的油品水污染情況也頻頻發(fā)生。目前油品的泄露對于生態(tài)環(huán)境的破壞最為嚴重，因此如何處理泄露的油品是人們目前關(guān)注的焦點。大量的超疏水超親油過濾型材料被創(chuàng)造出來以過濾含油污水，常以銅網(wǎng)，棉布，玻璃纖維，不銹鋼網(wǎng)等材料作為基材，再通過表面物理或化學改性制備出超疏水超親油網(wǎng)布材料，但這些制得的材料或多或少要面臨以下問題:1.成本昂貴、工藝復雜，不利于工業(yè)生產(chǎn)；2.強度太差，材料的壽命和重復使用率低；3.對環(huán)境不友好，對人的健康存在潛在威脅等。不僅如此，許多制備超疏水超親油油水分離材料的方法因基材不同而異，因此在實際應(yīng)用中也受到諸多限制。制備出牢固、穩(wěn)定的超疏水超親油表面，且價格低廉，工藝簡單，并且可用于不同基材是解決目前產(chǎn)業(yè)化困難的關(guān)鍵。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決傳統(tǒng)油水分離材料制備過程繁瑣，不耐水流沖刷等缺陷，而提出一種具有實際應(yīng)用價值的超疏水超親油油水分離網(wǎng)布材料的制備方法。
[0004]本發(fā)明一種基于單組份聚氨酯制備超疏水超親油網(wǎng)布材料的方法是按下述步驟進tx的:
[0005]步驟一、將網(wǎng)布材料浸入到單組份聚氨酯/N-甲基吡咯烷酮混合溶液中反應(yīng)1?24小時，單組份聚氨酯/N-甲基吡咯烷酮混合溶液是由聚氨酯和N-甲基吡咯烷酮按(1?40):100的質(zhì)量比配制而成的；
[0006]步驟二、將經(jīng)步驟一處理后的網(wǎng)布材料取出后浸泡在丙三醇的水溶液中，靜置反應(yīng)1?12小時后取出，用大量去咼子水清洗后烘干；
[0007]步驟三、將步驟二處理后的網(wǎng)布材料用疏水改性劑/甲苯混合溶液浸泡1分鐘?1小時，然后取出用甲苯洗滌3次，再真空干燥，即得到超疏水超親油網(wǎng)布材料；
[0008]其中，步驟為所述的丙三醇水溶液是由丙三醇和水按(1/9?9.5): 1體積比配制的，
[0009]步驟三中所述的疏水改性劑/甲苯混合溶液是疏水改性劑與甲苯按(0.01?2):100的體積比配制的。
[0010]另外，步驟一所述網(wǎng)布材料不僅適用于玻璃纖維布，天然纖維布，人造纖維布或者其他與異氰酸酯基(一 N = C = 0)形成化學鍵合的基材。
[0011]步驟二中烘干溫度控制在100°C，或是在常溫下烘干，烘干溫度超過100°C會導致聚氨酯膠層被破壞。
[0012]疏水改性劑包括硅氧烷、氯硅烷、硬脂酸、聚硅氧烷或者其他能與聚氨酯涂層表面極性基團發(fā)生反應(yīng)的疏水改性劑；具體是十八烷基三氯硅烷(OTS)、甲基三氯硅烷或氟代氯硅烷等。
[0013]步驟三中真空干燥在真空度為OMPa?0.095MPa、溫度為20?100°C的條件下進行的。
[0014]本發(fā)明是先使玻璃纖維布表面吸附一定量的單組份聚氨酯膠黏劑/有機溶劑混合物，再將其浸泡在丙三醇的水溶液中固化，發(fā)生固化過程中聚氨酯膠由液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)并自發(fā)形成粗糙結(jié)構(gòu)，然后再用采用低表面能物質(zhì)改性從而獲得超疏水超親油網(wǎng)布材料。
[0015]本發(fā)明的優(yōu)點在于:
[0016]1、本發(fā)明的方法簡單，只需要幾步簡單的浸泡便可以完成，不需要任何復雜的設(shè)備，原料易得，生產(chǎn)周期短，適于大規(guī)模的生產(chǎn)。
[0017]2、本發(fā)明的方法處理后的網(wǎng)布具有超疏水超親油性。其與的水接觸角大于150°，滾動角小于10°，與油品的接觸角為0，從而使其可應(yīng)用于油水分離領(lǐng)域。
[0018]3、本發(fā)明的方法處理后的網(wǎng)布具有良好抵抗水流沖擊能力。
[0019]4、本發(fā)明無需昂貴的專用設(shè)備。
【附圖說明】
[0020]圖1為原始玻璃纖維布表面的低倍電鏡照片(SEM);圖2是原始玻璃纖維布表面的高倍電鏡照片(SEM);圖3是按照【具體實施方式】一制得的超疏水超親油玻璃纖維布表面的低倍電鏡照片(SEM);圖4是按照【具體實施方式】一制得的超疏水超親油玻璃纖維布表面的高倍電鏡照片(SEM);圖5是氯仿在【具體實施方式】一制得的超疏水超親油玻璃纖維布表面的接觸角照片；圖6是水在原始玻璃纖維布表面的接觸角照片；圖7是【具體實施方式】一制備的超疏水超親油玻璃纖維布表面經(jīng)過25kPa水流循環(huán)沖擊20次后的500倍SEM圖。
【具體實施方式】
[0021]【具體實施方式】一:本實施方式中一種基于單組份聚氨酯制備超疏水超親油網(wǎng)布材料的方法是按下述步驟進行的:
[0022]步驟一、將玻璃纖維布浸入到單組份聚氨酯/N-甲基吡咯烷酮混合溶液中反應(yīng)6小時，單組份聚氨酯/N-甲基吡咯烷酮混合溶液是由聚氨酯和N-甲基吡咯烷酮按20:100的質(zhì)量比配制而成的；
[0023]步驟二、將經(jīng)步驟一處理后的玻璃纖維布取出后浸泡在丙三醇的水溶液(丙三醇和水的體積比為3:7 (v/v))中，靜置反應(yīng)6小時后取出，用大量去離子水清洗后在常溫下烘干;
[0024]步驟三、將步驟二處理后的玻璃纖維布用十八烷基三氯硅烷(0TS) /甲苯混合溶液浸泡30分鐘，然后取出用甲苯洗滌3次，再在真空度為0.05MPa、溫度為70°C的條件下真空干燥，即得到超疏水超親油玻璃纖維布；
[0025]其中，步驟三中所述的十八烷基三氯硅烷(0TS)/甲苯混合溶液是十八烷基三氯硅烷(0TS)與甲苯按0.1:100的體積比配制的。
[0026]玻璃纖維布表面在混合溶液中與單組分聚氨酯膠黏劑發(fā)生化學鍵合反應(yīng)，主要是玻璃纖維布表面的羥基-0H與單組分聚氨酯膠黏劑中異氰酸酯基-N = C = 0發(fā)生反應(yīng)，并在表面吸附一定量的聚氨酯膠黏劑和N-甲基吡咯烷酮的混合物；聚氨酯和N-甲基吡咯烷酮比例過低會導致玻璃纖維布表面粘附的膠黏劑不足；過高會導致玻璃纖維布的網(wǎng)孔被膠黏劑堵死。
[0027]由圖1和2可以看出，未經(jīng)處理的玻璃纖維布表面均是光滑的；而制備獲得的網(wǎng)材表面均呈現(xiàn)球狀或半球狀粗糙結(jié)構(gòu)(3和4)，通過進一步的疏水改性，與水的接觸角均大于150°，與油的接觸角均為0° (圖5)，顯示出良好的疏水性。
[0028]本實施方式制備的超疏水超親油玻璃纖維布表面經(jīng)過25kPa水流循環(huán)沖擊20次后表面如圖7所示，由圖7可知，本實施方式制備的玻璃纖維布表面即使在經(jīng)過多次水流沖刷后表面結(jié)構(gòu)依舊完整，微納結(jié)構(gòu)沒有被破壞，說明具有良好的抵抗水流沖擊能力。
[0029]【具體實施方式】二:本實施方式與【具體實施方式】一不同的是:用甲基三氯硅烷替換步驟三中的十八烷基三氯硅烷。其它步驟和參數(shù)與【具體實施方式】一相同。
[0030]【具體實施方式】二:本實施方式與【具體實施方式】一不同的是:用氟代氯硅烷替換步驟三中的十八烷基三氯硅烷。其它步驟和參數(shù)與【具體實施方式】一相同。
【主權(quán)項】
1.一種基于單組份聚氨酯制備超疏水超親油網(wǎng)布材料的方法，其特征在于該制備方法是按下述步驟進行的: 步驟一、將網(wǎng)布材料浸入到單組份聚氨酯/N-甲基吡咯烷酮混合溶液中反應(yīng)1?24小時，單組份聚氨酯/N-甲基吡咯烷酮混合溶液是由聚氨酯和N-甲基吡咯烷酮按(1?40):100的質(zhì)量比配制而成的； 步驟二、將經(jīng)步驟一處理后的網(wǎng)布材料取出后浸泡在丙三醇的水溶液中，靜置反應(yīng)1?12小時后取出，用大量去咼子水清洗后烘干； 步驟三、將步驟二處理后的網(wǎng)布材料用疏水改性劑/甲苯混合溶液浸泡1分鐘?1小時，然后取出用甲苯洗滌3次，再真空干燥，即得到超疏水超親油網(wǎng)布材料； 其中，步驟為所述的丙三醇水溶液是由丙三醇和水按(1/9?9.5):1體積比配制的， 步驟三中所述的疏水改性劑/甲苯混合溶液是疏水改性劑與甲苯按(0.01?2):100的體積比配制的。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于單組份聚氨酯制備超疏水超親油網(wǎng)布材料的方法，其特征在于步驟一中單組份聚氨酯/N-甲基吡咯烷酮混合溶液是由聚氨酯和N-甲基吡咯烷酮按20:100的質(zhì)量比配制而成的。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于單組份聚氨酯制備超疏水超親油網(wǎng)布材料的方法，其特征在于步驟一的反應(yīng)時間為6小時。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于單組份聚氨酯制備超疏水超親油網(wǎng)布材料的方法，其特征在于步驟一所述網(wǎng)布材料為玻璃纖維、天然纖維布、人造纖維布或者其他與異氰酸酯基形成化學鍵合的基材。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于單組份聚氨酯制備超疏水超親油網(wǎng)布材料的方法，其特征在于步驟二中在常溫或者控制在100°c以下進行烘干。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于單組份聚氨酯制備超疏水超親油網(wǎng)布材料的方法，其特征在于步驟三中所述疏水改性劑/甲苯混合溶液是十八烷基三氯硅烷與甲苯按0.1:100的體積比配制的。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于單組份聚氨酯制備超疏水超親油網(wǎng)布材料的方法，其特征在于疏水改性劑為硅氧烷、氯硅烷、硬脂酸、聚硅氧烷或者其他能與聚氨酯涂層表面極性基團發(fā)生反應(yīng)的疏水改性劑。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種基于單組份聚氨酯制備超疏水超親油網(wǎng)布材料的方法，其特征在于疏水改性劑為十八烷基三氯硅烷、甲基三氯硅烷或氟代氯硅烷。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于單組份聚氨酯制備超疏水超親油網(wǎng)布材料的方法，其特征在于步驟三中真空干燥在真空度為OMPa?0.095MPa、溫度為20?100°C的條件下進行的。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于單組份聚氨酯制備超疏水超親油網(wǎng)布材料的方法，屬于功能材料技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明要解決傳統(tǒng)油水分離材料制備過程繁瑣，不耐水流沖刷等缺陷。本發(fā)明的方法是先將網(wǎng)布材料浸入到一定濃度的單組份聚氨酯/N-甲基吡咯烷酮混合溶液中，隨后將網(wǎng)布取出放入含一定濃度丙三醇的水溶液中，再經(jīng)過疏水改性劑改性獲得超疏水超親油網(wǎng)布材料。本發(fā)明的方法簡單，不需要任何復雜的設(shè)備，原料易得，生產(chǎn)周期短，適于大規(guī)模的生產(chǎn)。本發(fā)明與的水接觸角大于150°，滾動角小于10°，與油品的接觸角為0，從而使其可應(yīng)用于油水分離領(lǐng)域。本發(fā)明的方法處理后的網(wǎng)布具有良好的抵抗水流沖擊能力，具有良好的應(yīng)用前景。
【IPC分類】D06M13/148, B01D17/022, D06M13/352, D06M15/564, D06M13/517
【公開號】CN105344132
【申請?zhí)枴緾N201510696202
【發(fā)明人】王成毓, 張文博
【申請人】東北林業(yè)大學
【公開日】2016年2月24日
【申請日】2015年10月22日