[发明专利]仿花瓣效应自清洁超疏水超亲油改性棉及制备方法、应用

说明书

本发明公开仿花瓣效应自清洁超疏水超亲油改性棉及制备方法、应用。包括：首先通过光引发接枝法在棉布表面接枝PGMA聚合物刷，得到PGMA@棉；然后用溴化氢刻蚀PGMA@棉表面的PGMA聚合物刷，得到HBr@PGMA@棉；在HBr@PGMA@棉表面上沉积Mg(OH)₂纳米片，得到MH@HBr@PGMA@棉；最后用十六烷基三甲氧基硅烷对MH@HBr@PGMA@棉进行表面改性，得到超疏水改性棉。本发明通过上述方法制备了一种新型的仿花瓣效应自清洁超疏水超亲油可用于重/轻/乳化油处理的改性棉材料，该改性棉不仅具有良好的疏水性，自洁性，而且具有良好的吸油性，储油性，乳化油分离性等特性。

技术领域

本发明涉及油水分离的水净化技术领域，尤其涉及一种新型的仿花瓣效应自清洁超疏水超亲油可用于重/轻/乳化油处理的改性棉及其制备方法、应用。

背景技术

石油污染一直困扰着人们。鱼，虾和贝类中石油污染物的积累最终将随着食物链转移到人类，从而导致致畸，致癌和致突变。在工业化持续发展的过程中，每年发生石油开采，运输泄漏，油污和含油废水处理，造成不可估量的损失。在油水分离领域，已报道了将油和水分离的各种材料，以达到环境保护和资源回收的目的。由于棉具有易于修饰，延伸性好，抗张强度高，吸收能力强和自然降解等优点，因此，许多研究人员以棉为基础材料制备了超疏水性棉织物，并证明了其可用于油脂加工，油水分离等。但是很多改性棉具有不能用于乳化油吸附或者成本昂贵，吸油率低等缺点。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种新型的仿花瓣效应自清洁超疏水超亲油可用于重/轻/乳化油处理的改性棉及其制备方法、应用，旨在解决现有改性棉存在吸油率低，油水分离效率低，不能分离乳化油(油包水)的问题。

发明人研究发现，从天然的玫瑰花瓣的超疏水特性及其在玫瑰花瓣表面的纳米结构内具有蜡质感的粗糙微观结构启发，可以通过修饰表面结构或官能团来实现材料表面的疏水性。因此，构建粗糙或微结构化的材料表面以改善疏水性是非常有益的。同样，在材料表面上引入疏水性官能团也可以改善疏水性油水分离的性能。

Mg(OH)₂是一种无毒，无害，无腐蚀性，无味的物质，具有良好的热稳定性。Mg(OH)₂可用作催化剂，载体，吸附剂或阻燃剂。目前，尚未报道棉材料表面具有Mg(OH)₂的结构，且未报道通过Mg(OH)₂结构制备超疏水性油水分离材料以及在其表面引入疏水性官能团。因此，研究Mg(OH)₂并将其结构疏水性和官能团特性的优势结合到棉材料表面是有益的，以便在油水分离领域获得更好的性能。

因此，在本发明中，通过将Mg(OH)₂引入到棉材料的表面上以构建新的结构特征，同时，引入了疏水的十六烷基三甲氧基硅烷官能团以制备超疏水改性棉材料。改性棉材料的表面显示出玫瑰状结构并且具有超疏水性，其水滴的接触角为165°。改性棉材料在自清洁，油水分离和乳化油吸收方面表现出优异的性能。

基于此，根据本发明的第一方面，提供一种仿花瓣效应自清洁超疏水超亲油改性棉的制备方法，包括：

步骤A、首先通过光引发接枝法在棉布表面接枝PGMA(聚甲基丙烯酸缩水甘油酯)聚合物刷，得到PGMA@棉；

步骤B、然后用溴化氢刻蚀PGMA@棉表面的PGMA聚合物刷，得到HBr@PGMA@棉；

步骤C、在HBr@PGMA@棉表面上沉积Mg(OH)₂(简写为MH)纳米片，得到MH@HBr@PGMA@棉；

步骤D、最后用十六烷基三甲氧基硅烷对MH@HBr@PGMA@棉进行表面改性，得到改性棉，记为MH@HBr@PGMA@棉+HDS。