[发明专利]一种用于油水分离的PSMA/纳米二氧化硅/氟碳表面活性剂复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于油水分离的PSMA/纳米二氧化硅/氟碳表面活性剂复合材料及其制备方法。本发明的PSMA/纳米二氧化硅/氟碳表面活性剂复合材料，包括如下质量份数比的组分：功能化的PSMA1～3份；纳米二氧化硅1份；氟碳表面活性剂1份；功能化的PSMA由苯乙烯、马来酸酐和具有偶联功能的第三单体聚合而成。本发明通过自由基共聚反应在PSMA高分子链上引入具有偶联功能的结构，促使纳米二氧化硅更均匀地分散于高分子基体中；将功能化的PSMA、纳米二氧化硅与氟碳表面活性剂通过氢键、静电力等超分子间作用力进行分子间的自组装与重排，形成了亲水性的表面赋予膜良好的油水分离性能和抗污性，增加了PSMA、纳米二氧化硅在油水分离等领域得到应用的可能性。

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，尤其涉及一种用于油水分离的PSMA/纳米二氧化硅/氟碳表面活性剂复合材料及其制备方法。

背景技术

如今，环境污染的问题越来越引起人们的注意，其中含油废水更是污染问题中的突出所在之一，水作为生命之源，对于淡水资源的浪费更危系着生态系统中的所有生命体的存在，由此，对于含油废水的处理刻不容缓。在一系列的处理方法中，膜分离技术的优点突出，效果卓著，能够很好的解决当下所面临的问题。

目前国内外通行的水体油污防治方法主要是化学处理法，生物处理法以及物理处理法，但由于化学处理法仍会对大气和海洋造成一定的污染，生物处理法的反应速率慢，所以物理处理法中的吸附法是解决水体油污染的最佳方法。

尽管目前某些学者对于油水分离膜有一定的研究并取得一些成果，但是这些产品本身还存在着一些缺陷。有机高分子物质单独成膜，往往存在着膜的机械性能较差、膜的表面较为平整，难以形成粗糙结构等问题；而以无机物质单独成膜，又存在这柔韧性较差、耐污染性能较差等问题。将二者有机结合，进行有机无机复合，则可以有效的结合二者的优点，克服彼此的不足，因此，有机-无机复合膜具有很好的应用前景。目前的聚合物-无机复合膜存在以下几个问题：一是由于纳米材料在聚合物基体中不能均匀分散而导致的分离膜存在非选择性缺陷或大的间断，从而降低了分离膜的选择性；二是纳米材料与聚合物基体的相容性问题和能否相互作用，决定了分离膜的稳定性和分离性能。另外由于膜的潜在亲油性，油滴及其他杂质很容易大量的不可逆的吸附在超亲油膜表面上，膜污染严重，通量衰减快，清洗过程中乳化油滴易在膜表面聚结铺展，造成膜长期重复使用性差以及二次污染。

这些问题使得油水分离材料在实际应用中受到限制，无法满足石油类及有机化合物类的油体污染需求，难以达到治理工业领域中的油水分离污染和石油类环境污染治理的要求。因此，仍需要开发一种具有防污性的高效亲水疏油的油水分离复合膜。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有技术的上述不足，提出一种具备良好亲水疏油性以及抗污性能的用于油水分离的PSMA/纳米二氧化硅/氟碳表面活性剂复合材料及其制备方法。

本发明的一种用于油水分离的PSMA/纳米二氧化硅/氟碳表面活性剂复合材料，包括如下质量份数比的组分：功能化的PSMA1～3份；纳米二氧化硅1份；氟碳表面活性剂1份；所述功能化的PSMA由苯乙烯、马来酸酐和具有偶联功能的第三单体聚合而成。

带有偶联基团的PSMA与纳米二氧化硅和氟碳表面活性剂在溶液中通过氢键和静电力等超分子间作用力进行分子间的自组装与重排得到PSMA/纳米二氧化硅/氟碳表面活性剂复合材料。自组装，是指基本结构单元(分子，纳米材料，微米或更大尺度的物质)自发形成有序结构的一种技术。在自组装的过程中，基本结构单元在基于非共价键的相互作用下自发的组织或聚集为一个稳定、具有一定规则几何外观的结构。

优选的，所述第三单体为乙烯基硅烷偶联剂。

优选的，所述乙烯基硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基二甲基乙氧基硅烷或乙烯基三硅烷(β-甲氧基乙氧基)中任意一种。

优选的，功能化的PSMA的的分子量为9万～20万，纳米二氧化硅的粒径为50～500nm。