[发明专利]基于两步法制备得到的超疏水玻璃纤维、改性方法及应用

说明书

本发明属于材料改性技术领域，具体涉及基于两步法制备得到的超疏水玻璃纤维、改性方法及应用。采用化学接枝共聚技术，基于氨基化和硅烷化连续改性方法，配合引发剂和偶联剂，对玻璃纤维进行超疏水接枝改性处理。本发明还公开了由本方法制备的改性玻璃纤维在油水混合液分离中的应用。本发明通过在玻璃纤维表面引入具有憎水特性的超支化聚合物，利用憎水基团与有机相的亲和作用，提高界面有机相的粘附力，在改善玻璃纤维可塑性和耐磨性的同时，明显改善玻璃纤维的疏水特性，起到对油水混合液中油相的强化分离作用。应用本方法改性后的玻璃纤维亲油疏水性能优异，可靠稳定，具有广泛的适用性。

技术领域

本发明涉及材料改性技术领域，尤其涉及基于两步法的基于两步法制备得到的超疏水玻璃纤维、改性方法及应用。

背景技术

化工机械行业在制备特定产品的同时也产生了大量组分复杂、高毒性、难处理的有机废液，研究和开发新型的高效的有机废液分离材料已经引起人们的高度重视。而围绕高疏水性能所研究制造的新型材料，虽然其本身的疏水性能和亲油性能均有所提升，但是复杂的制造工艺、高昂的制造成本、以及极为有限的适用条件，大大的阻碍了其实际应用。相反，以低成本材料为基体，对其进行功能化修饰，以制备高疏水特性材料已成为当下的研究热点。

玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料，其优点在于抗腐蚀性好、耐热性强、绝缘性好、抗拉强度高，通过将玻璃纤维与聚合物纤维进行混合编织而得到纤维填料，具有良好的机械强度，可作为纤维床的主要部件实现油水混合液的分离。然而玻璃纤维其本身不具有明显的亲疏水特性，而通过对其进行表面修饰，可赋予其特定的亲疏水特性，是增强纤维填料油水分离性能的有效途径。

中国发明专利CN 105293955A公开了一种玻璃纤维改性方法及其应用。此方法基于微米尺度，即长度为10-50μm，直径为8-15μm玻璃纤维原料，依次采用羟基化、硅烷化和氨类接枝封端的连续过程，得到改性玻璃纤维。但是，由于此方法中涉及了多种引发剂作用下的连续化学反应，改性过程复杂、改性周期长、稳定性差、可靠性低、制备成本高，不适用于玻璃纤维超疏水改性的要求。

接枝共聚是一种聚合物化学改性方法，其原理是通过接枝共聚，改变大分子链上的原子或者原子团的种类及其结合方式，可以引入亲水性的或亲油性的、酸性的或碱性的、塑性的基团，从而增强材料的原有性能或者赋予材料新的特性。化学接枝共聚具有工艺简单、对设备及环境要求低、改性性能稳定、无污染等优点，被广泛应用于聚合物的改性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是开发一种性能优异可靠、工艺简单灵活的玻璃纤维超疏水改性的方法。

为解决上述问题，本发明所述的基于两步法的超疏水玻璃纤维改性方法，包括以下步骤：

步骤一：对预清洗处理后的玻璃纤维进行氨基化处理，制备氨基化玻璃纤维；

步骤二：对氨基化玻璃纤维进行硅烷化处理，制备超疏水玻璃纤维；

步骤一所述原料玻璃纤维的直径为10-20μm；

步骤一所述将一定质量的玻璃纤维原料依次采用丙酮溶液(20-50％体积分数)和乙醇溶液(20-50％体积分数)浸泡处理1-2小时，再将其转移至去离子水中超声处理15-30分钟，最后在真空恒温箱中烘干备用，控制烘干温度60-80℃，烘干6-12小时；

步骤一所述将预清洗处理后的玻璃纤维置于Tri-HCl缓冲液中，在搅拌条件(150-200rpm)下，向其中添加0.5-1.0％(质量分数)的多巴胺盐酸盐，反应10-12小时。反应结束后，依次采用10-20％(体积分数)的乙醇溶液和去离子水清洗氨基化玻璃纤维3-4次。并在真空保温箱低温烘干，控制烘干温度30-40℃，烘干4-6小时；