[发明专利]双面疏油的超疏水-超亲水Janus型材料的制备方法及应用

说明书

本发明涉及一种双面疏油的超疏水‑超亲水Janus型材料的制备方法及其应用，其制备方法包括以下步骤：在基材外表面附着亲水‑疏油改性溶液，亲水‑疏油改性溶液包括亲水单体、氟代烷基单体、交联剂、光引发剂和有机溶剂，然后在紫外光照射下发生聚合及交联后，在基材外表面形成亲水‑疏油层；在上述处理过的基材的一侧表面附着疏水‑疏油改性溶液，疏水‑疏油改性溶液包括氟代烷基单体、交联剂、光引发剂和有机溶剂，然后在紫外光照射下发生聚合及交联后，在基材的单侧形成疏水‑疏油层。此材料可用于单向导湿或吸湿快干织物、油水分离和微流体中水或水溶液的单向输运等。

技术领域

本发明涉及功能材料领域，尤其涉及一种双面疏油的超疏水-超亲水Janus型材料的制备方法及应用。

背景技术

Janus膜是指膜两侧具有完全相反性能的膜材料，广义上不对称Janus膜的概念是指膜两侧性能不同的膜材料，包括化学活泼性能、润湿性能、导电性等。其中，两侧具有不同润湿性的Janus膜可以实现对特定液体的定向运输，可应用于海水淡化、不同类型油水混合液分离、乳液制备、微流体以及吸湿排汗智能纺织品等领域。

目前，Janus织物的实现主要通过织物单侧表面改性的方法来实现。表面改性的方法包括光接枝法、沉积法、表面涂层法、等离子体处理法等。

Wang等利用光接枝法制备了一种用于分离油水乳液的新型双功能Janus棉织物，通过分别在棉织物两侧修饰超疏水聚二甲基硅氧烷(PDMS)和超亲水的聚甲基丙烯酸二甲氨乙酯(PDMAEMA)，获得超疏水/超亲水棉织物(Angewandte Chemie InternationalEdition,2016,55(4):1291-1294.)。

Tian等采用蒸汽扩散技术选择性地对亲水棉织物的单侧进行疏水处理，所使用的疏水剂为全氟辛基三氯硅烷(POTS)，得到的Janus织物具有定向运输水的能力，水只可以由棉织物被修饰的疏水侧向亲水侧运输,而不能反向运输(Advanced FunctionalMaterials,2014,24(38):6023-6028.)。

申请号为201811581266.4的中国发明专利公开了一种单面超疏水单面超亲水Janus型织物的制备方法。该发明利用等离子体法，先将单面保护的织物在氧气压强恒定的条件下，对其进行等离子体辉光放电处理，关闭氧气后，在接枝单体为八甲基环四硅氧烷，蒸汽压强恒定的条件下再次进行等离子体辉光放电处理，得到了单面超疏水单面超亲水Janus型织物。

CN201810076295.9公开了一种超浸润Janus纸或纸基超浸润图案制备方法，该发明通过在纸上喷墨打印疏水溶胶液得到一面具有超疏水性，另一面保持超亲水性的Janus纸。但该方法步骤繁琐、耗时长，制备的Janus纸并不具有疏油性。

CN201810985944.7公开了一种Janus正渗透膜制备方法，该膜是由超亲水性的聚合物微孔膜第一表面，聚合物膜基体中间层以及远离第一表面的涂布有超疏水性无机纳米粒子涂层的第二表面组成，其中超亲水性的聚合物微孔膜第一表面对水滴浸润时间小于2秒，涂布有超疏水性无机纳米粒子涂层的第二表面的水滴接触角大于150°。

由上可见，目前已公开的超疏水-超亲水Janus织物或膜材料不具有双面疏油性，只能实现在空气中水的定向运输，尚未见具备油中水定向运输性能的Janus织物或膜材料的相关报道。而这种材料在油水分离和微流体中水或水溶液的单向输运领域有应用前景。

发明内容

本发明的目的是提供一种双面疏油的超疏水-超亲水Janus型材料的制备方法其应用，本发明的Janus型材料不仅在空气中具有快速高效的定向运输水的性能，而且具有双面疏油的特征，在油下同样可实现水的定向运输。

本发明的第一个目的是提供一种双面疏油的超疏水-超亲水Janus型材料的制备方法，包括以下步骤：