[发明专利]超疏水三维多孔聚合物基复合材料及其制备方法

说明书

本发明属于超疏水材料领域，具体涉及一种超疏水三维多孔聚合物基复合材料及其制备方法。本发明提供一种多孔聚合物基材料，其原料及配比为：聚合物2～5重量份，无机纳米粒子0.01～0.2重量份，溶剂10～80重量份，非溶剂1～20重量份；并且，所述多孔聚合物基复合材料具有三维的微纳米复合结构。本发明所得三维多孔聚合物基复合材料由于具有微纳米复合结构，拥有优异的超疏水特性(材料任意横截面的水接触角＞150°)。

技术领域

本发明属于超疏水材料领域，具体涉及一种超疏水三维多孔聚合物基复合材料及其制备方法。

背景技术

随着全球工业的快速发展，各国对石油和化工产品的需求量呈现出急剧增长的趋势。与此同时，石油泄漏和工业有机物排放却对水资源和环境造成了严重的污染。因此，污水处理对人类的生产和生活具有非常重要的现实意义。传统油污治理的方法主要包括电化学、浮选、离心、过滤、重力分离和原位燃烧等，然而大部分上述方法由于用时较长、操作繁琐、费用昂贵、分离效率低等缺点在实际应用时受到很大限制。近年来，超疏水材料因其特殊的润湿性在油水分离领域展现出广阔的应用前景，备受国内外研究者的关注。其中，超疏水三维多孔聚合物基材料由于具有密度低、选择性好、吸附速率快、吸附容量高等优点，可以对油水混合物中的油进行高效的选择性分离，在众多超疏水材料中脱颖而出。

受自然界中动植物超疏水现象的启发，国内外提出了各种各样的方法用以制备超疏水三维多孔聚合物基材料，常用方法包括模板法(Journal of Materials Chemistry A,2015,3(34):17685-17696)、化学气相沉积法(The Journal of The Textile Institute,2013,104(8):790-797)等。但是，这些方法大多工艺复杂、制备条件苛刻、所需设备和原料价格高昂，存在很大的局限性。相分离法常用于制备三维多孔聚合物材料，由于具有操作简单可控、无需复杂模板和设备、成本低廉等优点，在超疏水材料制备方面具有很大的应用潜力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种简单的方法来制备超疏水三维多孔聚合物基复合材料，并且利用该方法制得的超疏水三维多孔聚合物基复合材料具有微纳米复合结构。

本发明采用的技术方案：

本发明要解决的第一个技术问题是提供一种多孔聚合物基复合材料，其原料及配比为：聚合物2～5重量份，无机纳米粒子0.01～0.2重量份，溶剂10～80重量份，非溶剂1～20重量份；并且，所述多孔聚合物基复合材料具有三维的微纳米复合结构。

所述微纳米复合结构为：材料中同时含有微米尺度和纳米尺度的结构，微米尺度材料形貌是由珊瑚状粒子堆积而成，纳米尺度材料形貌表明珊瑚状粒子是由粗细不均、交错连接的纳米纤维网络构成。

进一步，所述多孔聚合物基复合材料为超疏水材料，材料任意横截面的水接触角＞150°。

更进一步，所述多孔聚合物基复合材料的水接触角为159～165°。

进一步，所述多孔聚合物基复合材料为块状固体材料。

所述聚合物为聚碳酸酯、聚乳酸(PLA)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚羟基丁酸酯(PHB)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯乙烯(PS)或聚偏氟乙烯(PVDF)中的一种。

所述无机纳米粒子为碳纳米管或石墨烯中的至少一种。

所述溶剂为四氢呋喃、甲苯、二甲苯、二氧六环、二氯甲烷、N,N-二甲基甲酰胺或三氯甲烷中的一种。

所述非溶剂为去离子水、甲醇、乙醇、环己烷或丙酮中的一种。

优选的，所述聚合物为聚碳酸酯，无机纳米粒子为碳纳米管，溶剂为四氢呋喃，非溶剂为去离子水。