[发明专利]一种聚甲醛微纤维油水分离材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种聚甲醛微纤维油水分离材料及其制备方法，含如下步骤：由聚甲醛粒料经熔融纺丝得到聚甲醛初生纤维，再经过热拉伸得到聚甲醛拉伸纤维，使其内部的形成原纤化结构并沿轴向有序排列。将聚甲醛拉伸纤维短切，与水一起放入机械粉碎机中，进行剪切拆解粉碎得到聚甲醛微纤维水分散液，用抽滤瓶进行抽滤，用去离子水洗涤烘箱干燥得到聚甲醛微纤维油水分离材料。工艺简单方便，制备过程中无化学试剂使用对环境无污染；聚甲醛具有化学稳定性，可塑性和自支撑性，对各种油和有机试剂都具有良好的吸附和分离作用，能满足各种油水分离的环境和条件，为治理海上原油泄露和净化含油污水提供了有效的解决方法。

技术领域：

本发明属于新型材料加工制备领域，涉及一种油水分离材料的制备方法，尤其涉及一种聚甲醛微纤维油水分离材料及其制备方法。

背景技术

近来治理海上原油泄漏和净化含油生活污水面临着越来越大的挑战，目前的治理方法大概分为以下几种：利用疏水亲油性质的材料回收水面上的油、利用分散剂将油水混合以促进其自然降解、直接燃烧以除去浮油。一般优先考虑的方法是使用具有疏水亲油性质的材料来回收水面上的浮油，这既能妥善处理浮油，又不致产生二次污染。目前使用的这些疏水亲油的材料可以分为疏水粉末材料、疏水薄膜材料和疏水三维多孔材料。孙立涛课题组利用化学反应的方法将氧化石墨的水分散液热还原形成石墨烯水凝胶，然后将水凝胶经过冷冻干燥得到石墨烯气凝胶，制备得到的气凝胶具有多孔结构和疏水亲油特性，这种三维多孔疏水材料的机械强度较差，三维骨架不能发生形变或较容易被粉碎破坏，在实际进行水油分离的复杂环境中适用性较低。清华大学吴德海课题组通过化学气相沉积法制备了三维多孔海绵状的碳纳米管快装材料，碳纳米管海绵具有超疏水特性，丰富的空隙结构和超轻的密度使材料具有较强的吸油能力，能吸收有机溶剂或油品，但是制备方法复杂、成本高。同时现有技术常用的静电纺丝方法制备油水分离材料时需要有机溶剂的加入、危害人体健康、环境污染，且制备时间长，降低了生产效率不利于大规模工业化生产应用。上述制备方法具有制备过程复杂、使用化学试剂造成环境污染、难以大规模生产应用的特点，不利于指导工业化生产。

疏水粉末材料应用于油水分离过程时,由于具有丰富的空隙结构可提供存储油品的空间，使材料的吸油能力较大。而聚甲醛是较为广泛的通用塑料之一，它廉价易得、化学性能稳定，具有疏水亲油的性质，将其加工成微纤维粉末材料之后,能够更有效的进行油水分离，且它易于加工成型、制备成本低、可多次重复利用，在实际大规模连续生产、工业化应用中，具有显著的优势，重要的价值和深远的意义。

发明内容

本发明的目的在于制备出一种工艺流程、操作简便，无需化学试剂的加入、无污染环境友好，成本低，油吸附及油水分离效果显著，具有化学稳定性，循环可回收性和可塑性，可以大规模连续生产的微纤维油水分离材料。

为了实现上述目的，本发明提供一种聚甲醛微纤维油水分离材料的制备方案：

(1)将聚甲醛粒料加入到纺丝设备螺杆挤出机中进行纺丝，经过熔融纺丝可得到无拉伸倍率的聚甲醛初生纤维，再将其在空气牵伸机中进行牵伸，经过卷绕机收卷后得到聚甲醛拉伸纤维；

(2)将步骤(1)中得到的聚甲醛拉伸纤维用裁刀进行短切，制得聚甲醛短切纤维，再将聚甲醛短切纤维放入机械粉碎机中，加入水，进行机械剪切粉碎，拆解，得到聚甲醛微纤维水分散液；

(3)将步骤(2)中得到的聚甲醛微纤维水分散液进行抽滤，用去离子水洗涤，再放入烘箱中烘干，最终得到聚甲醛微纤维油水分离材料。

作为优选，步骤(1)的纺丝过程，纺丝机单螺杆的6个区温度分别为150℃、180℃、190℃、200℃、205℃、210℃，挤出机单螺杆转速为90rpm，计量泵转速为60rpm，卷绕机收卷速率为300rpm，往复轴频率为200Hz。

作为优选，步骤(1)的热牵伸过程，热牵伸3个区温度为100℃、110℃、120℃，拉伸倍率为5～10倍。进一步优选，拉伸倍率为6～9倍，最优选拉伸倍率为7倍。