[发明专利]超亲水水下超疏油和超亲油油下超疏水织物及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了超亲水水下超疏油和超亲油油下超疏水的织物的制备方法及其应用。该制备方法先将干净的织物放在正硅酸乙酯和含巯基硅氧烷的乙醇混合溶液中浸泡，取出放在含有氨气的反应容器中且不接触氨水的情况下反应，反应后干燥；所得到的织物放入到含有甲基丙烯酸二甲氨乙酯和光引发剂加的四氢呋喃混合溶液中浸泡，取出，放入到100～400nm的紫外光灯下反应30～180min，洗净，烘干，得到超亲水水下超疏油和超亲油油下超疏水的织物。该织物的水下油接触角达到162°，油下水接触角达到162°，可用于按需对油水混合物进行分离，分离效率达到99％；同时还可以多次循环分离，分离效率也达到99％以上。

技术领域

本法涉及一种超亲水水下超疏油和超亲油油下超疏水材料，特别是涉及一种用于油水分离的超亲水水下超疏油和超亲油油下超疏水材料的制备方法。

背景技术

随着海上石油泄漏事故的频发，含油废水的大规模排放，生态环境遭受到了巨大的威胁。传统的油水分离方法，例如：重力分离，离心分离，化学分离一般都具有耗时高、效率低和成本高的问题。随着表面润湿性能材料的发展，具有特殊润湿性能的表面材料用于油水分离通常具有高效、节能、低成本的优点，因此成为人们的研究热点之一。近年来，具有特殊润湿性能的油水分离的材料一般包括两种，一种是超亲水水下超疏油的表面材料，这类材料一般只能适用于分离轻油(密度比水小的油)和水的混合物；另一种是超疏水超亲油的表面材料，这类材料一般只适用于分离重油(密度比水大的油)的油水混合物。因此，能够开发出一种能同时对轻油和水、重油和水进行按需分离的特殊润湿性能材料是非常有应用前景的。

中国发明专利申请2017103880609(2017.10.24)公开了一种有机无机超亲水和水下超疏油织物及其制备方法和应用。该制备方法是先将正硅酸乙酯、多巯基功能单体和聚乙二醇二甲基丙烯酸酯加入到乙醇中配成溶液，将织物浸入所述溶液中1-5min后取出；所得织物置于装有氨水和正丁胺溶液的密闭容器中且不接触氨水和正丁胺，将密闭容器放入烘箱并在30-60℃温度下反应0.5-3h，制得有机无机超亲水和水下超疏油织物，其水接触角在0.36秒即可达到0°，水下油接触角达到160°，可用于油水分离，分离效率达99.5％，并具有良好的循环使用性。但是该现有技术仅仅只有水下疏油的效果，并没有能达到油下超疏水的效果，因此在分离重油和水的时候，重油(密度大于水的油)会下沉，并且在织物与水之间形成一层油层阻碍水流过织物最终导致分离重油和水的效率偏低。

发明内容

本发明针对目前超亲水水下超疏油材料和超疏水超亲油材料不能很好进行按需对油水混合物进行分离的问题，提供一种同时具有水下疏油油下疏水的双重效果，在分离重油和水以及轻油和水的混合物时，都能达到非常高的油水分离效率，操作简单，耐用性能好，可循环使用的超亲水水下超疏油和超亲油油下超疏水织物及其制备方法。

本发明另一目的在于提出所述的超亲水水下超疏油和超亲油油下超疏水织物的在油水分离的应用。

本发明将织物先在含有正硅酸乙酯和巯基硅氧烷乙醇溶液中浸泡，然后转移到含有氨气的密闭容器中，在一定的温度下，以氨气作为催化剂，正硅酸乙酯和巯基硅氧烷进行水解，生成球状的带巯基二氧化硅粒子沉积在织物表面，形成了多层级的粗糙结构；然后将其用含有甲基丙烯酸二甲氨乙酯和光引发剂的溶液中进行浸泡后，取出转移到紫外光下，利用巯基能与双键发生巯基烯点击反应将甲基丙烯酸二甲氨乙酯接枝到表面的表面，最后制备出具有超亲水水下超疏油和超亲油油下超疏水的织物。该方法，简单、快捷、低成本，制备出来的织物可用于油水分离，分离效率能达到99％以上，且具有很好的循环使用效率。

本发明目的通过如下技术方法实现：

超亲水水下超疏油和超亲油油下超疏水织物的制备方法，包括以下步骤：

1)将干净的织物放在含10～50wt％的正硅酸乙酯和10～40wt％的含巯基硅氧烷的乙醇混合溶液中浸泡，取出放在含有氨气的反应容器中且不接触氨水的情况下反应5～120min，反应温度控制为40～90℃，反应后干燥；