[发明专利]水中抗油吸附和粘附材料、膜、涂层及其制备方法与应用

说明书

本发明公布了一种水中抗油吸附和粘附材料(简称“抗油粘附材料”)、膜、涂层及其制备方法与应用。所述抗油粘附材料由含可离子化的亲水基团的高分子化合物在经相转化且亲水基团被离子化后形成。所述抗油粘附材料在水中对多种油相体系的静态接触角大于140°，粘附力小于10μN。本发明的抗油粘附材料不仅对柴、油和食用油等轻质低粘度油和众多与水不互溶的有机试剂具有水下超疏性质和抗粘附功能，还对石油、重油、硅油、重柴油等高黏度油具有水下超疏性质和抗粘附功能，由其形成的膜、涂层等在水中具有抗油粘附、抗油污染和自清洁效果，在抗油粘附、抗油污染、油/水分离、防油涂层、海洋溢油处理以及水中高粘度油分离收集等诸多领域具有广泛应用前景。

技术领域

本发明具体涉及一种水中抗油吸附和粘附(以下统称“抗油粘附”)材料，抗油粘附膜或涂层及其制备方法与应用。

背景技术

海洋漏油、溢油在石油开采、运输过程中时常发生，每年都有大量的石油泄漏到自然界水环境中，不仅造成资源浪费，还造成严重的环境污染、毒杀大量的动植物、危害人类自身健康。不恰当的石油泄漏处理方式如原地燃烧和抛洒化学处理剂等还会进一步带来二次污染。将泄漏的石油分离、回收才是符合可持续发展观点的正确途径。目前，从油水混合物中分离、收集石油的主要方法有围栏法、吸附法、油拖把法等。由于石油易粘附和污染回收设备对其功能造成破坏，连续、有效地分离、回收泄漏的石油一直以来都是个难题，也是个挑战。此外，工业生产过程中产生的其他高粘度油(如重油、硅油、重柴油)和水的混合物同样危害严重，其排放量大，成分复杂，COD值高，易粘附、污染周围环境和处理设备，也十分难分离和回收。

为解决油水分离和油回收的问题，研究人员通过反复试验，发展了一系列超亲水-水下超疏油的分离膜和防油涂层，这些超亲水-水下超疏油分离膜或涂层对轻质、低黏度的油(如汽油、轻柴油、食用油以及众多与水不互溶的有机试剂)表现出水下超疏性质和很低的粘附力，但对高粘度的油却不具有超疏性质和抗粘附效果。在实际应用中，这些材料非常容易被石油、重油、硅油、重柴油等高粘度油粘附和污染，导致其失去特殊浸润性、抗油污染功能或油水分离功能。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种抗油粘附材料，基于所述抗油粘附材料的膜或涂层及其制备方法与应用，以克服现有技术中的不足。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例提供了一种水中抗油吸附和粘附材料，其由含可离子化的亲水基团的高分子化合物经相转化且所含亲水基团被离子化后形成。

所述水中抗油吸附和粘附材料具有极强的水合能力，在水中该材料表面会形成稳定的水合层，保护该材料不受油黏附、并具有超疏油的性质。例如，所述抗油粘附材料在水中对多种油相体系的静态接触角大于140°，粘附力小于10μN。

进一步的，所述高分子化合物包括至少修饰有磺酸基、磷酸基、羧基、酰胺基、醇羟基、季铵盐、胺基、醇胺基、氰基中的任意一种或两种以上的脂肪族聚合物或芳香族聚合物。

本发明实施例还提供了由所述的水中抗油吸附和粘附材料组成的的膜或涂层。

本发明实施例还提供了一种制备所述膜或涂层的方法，其包括：

提供高分子溶液，包括含可离子化的亲水基团的高分子化合物；

以所述高分子溶液涂覆或浸渍基材，使其中的所述高分子化合物涂敷或吸附于所述基体上，形成高分子化合物层；

以碱性溶液充分浸渍所述高分子化合物层而使高分子化合物实现相转化，同时使所述高分子化合物中的亲水基团离子化，从而于所述基材上形成所述膜或涂层，

或者，将所述高分子化合物层中的高分子化合物湿法相转化，之后再以碱性溶液充分浸渍而使高分子化合物中的亲水基团离子化，从而于所述基材上形成所述膜或涂层。