[发明专利]一种用于油水分离的CNTs/PSMA/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CNTs/PSMA/氟碳表面活性剂复合材料及其制备方法。本发明的CNTs/PSMA/氟碳表面活性剂复合材料，包括表面具有羧基和/或羟基的改性CNTs与PSMA聚合得到的CNTs/PSMA，在所述CNTs/PSMA的PSMA的表面吸附有氟碳表面活性剂。本发明通过原位聚合，将PSMA接枝在CNTs表面上，使得CNTs能够被均匀分散于PSMA中，解决了CNTs难以均匀分散到聚合物中的难题；增加了高分子材料的机械强度，拓宽了其应用范围；将PSMA/CNTs与氟碳表面活性剂通过静电作用力等进行分子间的自组装与重排，形成亲水性纳米通道赋予膜良好的油水分离效果，从而在完成油水分离的同时改善了材料的抗污性能，增加了PSMA在油水分离等领域得到应用的可能性，在水处理等领域具有巨大的应用前景。

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CNTs/PSMA/氟碳表面活性剂复合材料。

背景技术

碳纳米管(CNTs)是一种尺寸处于纳米级范围内、具有完整分子结构的新型碳材料。碳纳米管具有优良的力学、电学和光学性能，以及优良的传输特性，以碳纳米管为填充材料的聚合物复合材料已成为材料领域的一个重要研究方向。但是碳纳米管与基体材料相容性差，因此难以在聚合物基体中均匀分散，其优异的性能无法得到有效发挥。

在众多高分子材料中，苯乙烯-马来酸酐共聚物(PSMA)是一种双亲性聚合物。这类聚合物不但有一般聚合物所具有的增稠性，又有传统低分子表面活性剂的表面活性，使其具有独特的物理和化学性质。特别是PSMA中由马来酸酐提供的酸酐基团，在特定条件下能发生多种反应并接上特定功能基团，赋予材料特殊的性能，这也是PSMA材料的一大优势；另一方面，由于其具有两亲性，无法使油水混合物分离开来，PSMA自身的强度不高，有一定的脆性。

传统的油水分离材料如有机黏土、沸石、聚丙烯无纺布等在吸油的同时会吸收水，使分离过程繁琐、效率低；具有亲油疏水性的膜材料在使用过程中又会造成膜被油污染导致的分离效率降低。处理含油污水时，一般对膜的强度要求较高，单一的聚合物膜或纳米纤维膜用作分离材料时普遍存在力学性能差，表面呈疏水性、抗污性弱等问题，用于油水分离的优良的膜材料应该具有良好的亲水性和疏油性。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有技术的上述不足，提出一种机械强度大、油水分离效果好的用于油水分离的CNTs/PSMA/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CNTs/PSMA/氟碳表面活性剂复合材料，包括表面具有羧基和/或羟基的改性CNTs与PSMA聚合得到的CNTs/PSMA，在所述CNTs/PSMA的PSMA的表面吸附有氟碳表面活性剂。

优选的，所述CNTs与PSMA的质量比为0.1～1：1，CNTs/PSMA与氟碳表面活性剂的质量比为2：1～10。

优选的，所述CNTs经过酸化处理。经过酸化处理后的CNTs具有大量的羧基和羟基的极性基团，PSMA接枝的效果会更好。

优选的，氟碳表面活性剂为阳离子或两性离子。

优选的，PSMA的分子量为3万～30万。

优选的，CNTs的直径为10～60nm，长度为5μm～15μm。

一种用于油水分离的CNTs/PSMA/氟碳表面活性剂复合材料的制备方法，包括如下步骤：

1)将碳纳米管加入到98％的浓硫酸与68％的浓硝酸的混合酸液中，然后通过超声和/或加热回流对碳纳米管表面进行酸化处理，通过抽滤和干燥得到酸化CNTs；

2)将步骤1)所得到的酸化的CNTs、单体苯乙烯和马来酸酐按如下质量比0.002～0.03:1～2:1在溶剂甲苯和引发剂偶氮二异丁晴中进行反应得到CNTs/PSMA；