[发明专利]一种具有褶皱结构的超疏水纤维膜及制备方法

说明书

本发明公开了一种具有褶皱结构的超疏水纤维膜及制备方法，其制备方法为：将聚丙烯纤维膜浸泡在光引发剂的甲醇溶液中；取出，在紫外灯下辐照；再浸入胺基单体的甲醇溶液中，在紫外灯下辐照；再浸入酰氯的正己烷溶液中，取出，再浸入羟基单体的甲醇溶液中，进行界面聚合；取出；干燥；浸泡在长链烷基氯硅烷的正己烷溶液中，取出，干燥，得到表面具有褶皱结构的超疏水纤维膜。本发明的方法简单易行、条件温和，不需要精密仪器，分离速度快、效率高且重复使用性好。用于分离含有表面活性剂的油包水乳液，纤维膜表面褶皱结构可以增大超疏水表面与乳液的接触面积，促进微小乳液的聚并和破乳，对水的截留率可以达到99％以上。

技术领域

本发明属于超疏水纤维膜制备领域，尤其涉及一种具有褶皱结构的超疏水纤维膜及制备方法与在油水分离中的应用。

背景技术

随着工业生产的规模不断扩大，石油开采、化工、制药等行业产生的油水乳液不经过油水分离处理会造成资源浪费并且对环境和人体健康造成不利影响。因此，如何高效的分离和回收乳化产品已引起广泛关注。传统的油水分离技术包括重力分离器，撇油器，浮选等，存在着效率低、能耗高、占地面积大等缺点，并且对于直径小于20μm的油包水乳液分离效果不理想。

近年来，超疏水材料表面特殊的润湿性引起了人们的广泛关注。超疏水表面对水滴的接触角大于150°，滚动角小于10°，因其对油和水的特殊选择性在油水分离领域具有巨大应用价值。超疏水材料可以通过调控固体表面的微纳米结构和表面能来制备。中国专利CN108939952A公开一种超疏水纤维膜的制备方法，该方法先通过静电纺丝制得纳米纤维膜，然后通过喷雾沉积，紫外辐照方法，聚合生成聚苯胺微纳米颗粒负载于纤维膜表面，进一步进行表面刻蚀，制得油水分离用超疏水纳米纤维膜。该技术存在制备工艺繁琐，使用设备昂贵的不足。中国专利CN104988737A公开一种超疏水纺织品的制备方法，将涤纶纤维织物依次浸泡在不同的缓冲溶液中，多巴胺聚合产生的纳米颗粒沉积到粘附有聚多巴胺的纤维表面，最后采用含氟的低表面能改性剂处理纤维获得超疏水纺织品。上述技术存在原材料含氟，产品稳定性较差的不足。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有褶皱结构的超疏水纤维膜。

本发明的第二个目的在于提供一种具有褶皱结构的超疏水纤维膜的制备方法。

本发明的第三个目的在于提供一种具有褶皱结构的超疏水纤维膜在油水分离中的应用。

本发明的技术方案概述如下：

一种具有褶皱结构的超疏水纤维膜的制备方法，包括以下步骤：

(1)将聚丙烯纤维膜浸泡在浓度为0.1wt％-10wt％的光引发剂的甲醇溶液中1h-12h；取出，在紫外灯下辐照1min-3min；

(2)将步骤(1)获得的纤维膜浸入浓度为0.5wt％-5wt％的胺基单体的甲醇溶液中，在紫外灯下辐照3min-15min；取出，再浸入浓度为0.01wt％-0.5wt％的酰氯的正己烷溶液中3min-10min，取出，再浸入浓度为0.1wt％-1wt％的羟基单体的甲醇溶液中3min-10min，进行界面聚合；取出；干燥；

(3)将步骤(2)获得的纤维膜浸泡在浓度为0.1wt％-5wt％的长链烷基氯硅烷的正己烷溶液中6-12h，取出，干燥，得到表面具有褶皱结构的超疏水纤维膜。

优选地，聚丙烯纤维膜为孔径0.1μm-10μm的聚丙烯纤维膜。

优选地，光引发剂为二苯甲酮，4-甲基二苯甲酮，2,4-二羟基二苯甲酮，4,4'-二(N,N-二甲氨基)二苯甲酮或2-异丙基硫杂蒽酮。

优选地，胺基单体为N-甲基烯丙基胺，二烯丙基胺，5-己烯-1-胺或4-戊烯-1-胺。

优选地，酰氯为均苯三甲酰氯，对苯二甲酰氯或间苯二甲酰氯。