一种疏水材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种疏水性材料及其制备方法，所述疏水性材料由基材和疏水表面涂层构成，其中表面涂层由硬脂酸改性的氢氧化镁((Mg(OH)

【技术实现步骤摘要】
一种疏水材料及其制备方法
本专利技术属于材料领域，具体而言，涉及一种疏水性材料及其制备方法，由该方法制备的疏水材料不仅适用范围广，而且能够在复杂的物理条件下依然保持其良好的自清洁性和较高的油水分离效率。
技术介绍
疏水性材料由于其自清洁性、油水分离能力强等其他优良的性能越来越受到人们的关注，如大棚蔬菜的超疏水薄膜，微流无损失液体的输送，军舰潜艇的表面涂层等。很多人已成功制备出了疏水性材料，并把疏水材料的这些优良的性能应用到实践中去。例如，很多科学家被报道已成功把疏水性材料应用在油水分离领域中，并取得了不错的反响。Tai等人提出的用静电纺丝的方法制成具有疏水亲油、耐酸碱、分离油水等性能的SiO2-聚丙烯腈复合膜(minghangTai,PengGao,BennyYongLiangTan,DarrenDelaiSun,andJamesOLeckie，ACSAppl.Mat.Interfaces.，2014,6,9393-9401)；Wang等人提出将改性的SiO2与热塑性聚氨酯膜复合，得到有效分离油水的疏水性膜材料(LifangWang,ShengyangYang,JingWang,CaifengWang,LiChen，Mater.Lett.，2011，5,869-872)；Zhang等人提出将硅烷改性的SiO2通过化学气相沉积的方法附着到聚酯涤纶织物上去得到具有优良吸油性的纺织品材料(JunpingZhangandStefanSeeger，2011,24,4699-4704)。虽然通过这些合成策略已经制备出疏水性很好的材料，但是由于这些策略所制备的疏水材料在强度方面有很大缺陷，不能很好的在复杂的机械条件下工作，而且制备过程繁琐，很大程度上限制了它们的实际应用。针对这些亟待解决的问题，由Chen等人提出用水热法将羟磷灰石纳米线填充到纸中制得疏水性材料，不仅使其具有较高的物理韧性，而且制备方法简单，增加了其实际应用价值(Fei-FeiChen,Ying-JieZhu,Zhi-ChaoXiong,Tuan-WeiSun,andYue-QinShen，ACSAppl.Mat.Interfaces.,2016，DOI：10.1021/acsami.6b12838)。然而以上传统方法存在制备疏水材料的原料价格昂贵，过程繁琐复杂，产物的机械性能差等问题，因此仍然需要开发一种更简洁有效的合成方法。
技术实现思路
针对传统方法的问题，本专利技术的提供了一种疏水性材料及其制备方法，所述制备方法廉价便捷，由该方法制备的疏水材料不仅在疏水、自清洁、油水分离等方面表现出优越的性能，而且产品价格低廉，有利于其在各大领域推广使用。本专利技术的一个目的是提供一种机械性能优越的疏水性材料，所述疏水性材料由基材和疏水表面涂层构成，其中表面涂层由硬脂酸改性的氢氧化镁(Mg(OH)2)粉末和酚醛树脂构成。优选地，根据本专利技术的疏水性材料中所述基材选自不锈钢网、玻璃、棉布，高强度织布、尼龙过滤网、聚合物薄膜、铝网、镍网和铜网等。优选地，根据本专利技术的疏水性材料中所述表面涂层中Mg(OH)2与硬脂酸的重量比优选为3:1至10:1，进一步优选为7:1至9:1，更进一步优选为7:1。优选地，根据本专利技术的疏水性材料中所述表面涂层中根据基材的表面积计算酚醛树脂的用量，优选相对于每平方米基材的表面积，酚醛树脂的用量为3至10g，进一步优选为5至10g，更进一步优选为8g。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种所述疏水性材料的制备方法，包括如下步骤：1)50℃下先将硬脂酸溶解在无水乙醇中，然后加入氢氧化镁粉末(平均粒径为20～30nm)，均匀分散保持50℃下搅拌，抽滤，用无水乙醇洗两次，得到的固体在80℃烘箱中放置6h以上，其中氢氧化镁与无水乙醇重量体积比为1gMg(OH)2：2-10ml无水乙醇；2)基材分别用丙酮、无水乙醇、去离子水在超声条件下洗15min，60℃烘箱中烘干待用；3)将酚醛树脂均匀分散在去离子水中制成重量百分比为1-20％的酚醛树脂溶液，可选择地将基材浸在溶液中10至20min，或者将酚醛树脂溶液刷涂在基材表面上，使得相对于每平方米基材的表面积，酚醛树脂的量为3至10g，进一步优选为5至10g，更进一步优选为8g；4)将步骤1)中得到的硬脂酸改性氢氧化镁粉末固体粉碎，过400目筛子，然后将改性的氢氧化镁粉末均匀分散在涂覆了酚醛树脂溶液的基材表面上，微波辅助加热至120至180℃反应10至50min，得到疏水性材料。优选地，步骤1)中所述Mg(OH)2与硬脂酸的重量比优选为3:1至10:1，进一步优选为7:1至9:1，更进一步优选为7:1。优选地，步骤1)中所述50℃下搅拌0.5-5h，进一步优选为0.5-2h，更进一步优选为1h。优选地，步骤1)中所述氢氧化镁与无水乙醇重量体积比为1gMg(OH)2：3-8ml无水乙醇，进一步优选为1gMg(OH)2：4.5-5.5ml无水乙醇。优选地，步骤3)中所述酚醛溶液浓度优选为10-20％，更优选为17％。优选地，步骤4)中所述微波辅助加热130至160℃，优选为150℃，反应时间为10至30min，进一步优选为20min。根据本专利技术的所述制备方法包括如下步骤：1)制备硬脂酸改性的Mg(OH)2将0.285g硬脂酸溶解在30ml无水乙醇中，然后加入6.01gMg(OH)2粉末(平均粒径为20～30nm)，均匀分散，50℃搅拌30min，过滤，用无水乙醇洗涤两次，合成的固体粉末60℃烘箱中烘干2h。2)不锈钢网，玻璃，棉布，高强度织布、尼龙过滤网、聚合物薄膜、铝网、镍网、铜网等不同软硬程度的物体作为基材分别用丙酮、无水乙醇、去离子水在超声条件下洗15min，60℃烘箱中烘干待用；3)8g热固性的酚醛树脂分散在40ml去离子水中，各种不同的基材分别在树脂溶液中浸10min，随取随用；4)制备酚醛树脂-硬脂酸-Mg(OH)2疏水表面涂层用将步骤1)中得到的硬脂酸改性氢氧化镁粉末固体粉碎，过400目筛子，然后将改性的氢氧化镁粉末均匀分散在基材表面上，微波辅助加热150℃条件下加热20min，即可得到具有优良物理性能的疏水性材料。根据本专利技术的制备方法不添加任何交联剂、有机溶剂、引发剂并且不使用紫外诱导。有益效果1、根据本专利技术的疏水性材料的制备方法中，原料环保，方法简单，得到的疏水材料机械强度；2、根据本专利技术的制备方法在合成过程中不添加任何交联剂、有机溶剂、引发剂和不使用紫外诱导；3、根据本专利技术的方法制备出的疏水材料在经过10次砂纸循环摩擦后依然保持150°以上的水接触角，说明其具有优越的物理机械性能；4、根据本专利技术的方法制备出的疏水材料，分别对正己烷、石油醚、豆油、三氯甲烷、甲苯和水的混合液进行分离，分离率都能达到92％以上；5、根据本专利技术的方法制备出的疏水材料，对正己烷经过10次分离以后，分离率仍然能达到95％；6、根据本专利技术的制备方法，原料价格低廉，降低产品的生产成本，利于工业化推广使用。附图说明图1为根据本专利技术的疏水材料制备流程图。图2为根据实施例1制备的疏水材料及反应物Mg(OH)2和硬脂酸的傅里叶红外图谱图(FTIR)。图3为根据实施例1制备的疏水材料及不锈钢网的X射线衍射图谱(XRD)；图4为根据实施例1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种疏水性材料，所述疏水性材料由基材和疏水表面涂层构成，其中表面涂层由硬脂酸改性的氢氧化镁(Mg(OH)

【技术特征摘要】
1.一种疏水性材料，所述疏水性材料由基材和疏水表面涂层构成，其中表面涂层由硬脂酸改性的氢氧化镁(Mg(OH)2)粉末和酚醛树脂构成。2.根据权利要求1所述的疏水性材料，其特征在于，所述基材选自不锈钢网、玻璃、棉布，高强度织布、尼龙过滤网、聚合物薄膜、铝网、镍网和铜网。3.根据权利要求1所述的疏水性材料，其特征在于，所述表面涂层中Mg(OH)2与硬脂酸的重量比为3:1至10:1，进一步优选为7:1至9:1，更进一步优选为7:1。4.根据权利要求1所述的疏水性材料，其特征在于，所述表面涂层中根据基材的表面积计算酚醛树脂的用量，相对于每平方米基材的表面积，酚醛树脂的用量为3至10g，进一步优选为5至10g，更进一步优选为8g。5.根据权利要求1所述的疏水性材料的制备方法，包括如下步骤：1)50℃下先将硬脂酸溶解在无水乙醇中，然后加入平均粒径为20～30nm的氢氧化镁粉末，均匀分散保持50℃下搅拌，抽滤，用无水乙醇洗两次，得到的固体在80℃烘箱中放置6h以上，其中氢氧化镁与无水乙醇重量体积比为1gMg(OH)2：2-10ml无水乙醇；2)基材分别用丙酮、无水乙醇、去离子水在超声条件下洗15min，60℃烘箱中烘干待用；3)将酚醛树脂均匀分散在去离子水中制成重量百分比为1-20％的酚醛树脂溶液，将基材浸在溶液中10至20min，或者将酚醛树脂溶液刷涂在基材表面上，使得相对于每平方米基材的表面积，酚醛树脂的量为3至10g，进一步优选为5至10g，更进一步优选为8g；4)将步骤1)中得到的硬脂酸改性氢氧化镁粉末固体粉碎，过400目筛子，然后将改性的氢氧化镁粉末均匀分散在涂覆了酚醛树脂溶液的基材表面上，微波辅助加热至120至180℃反应10至50min，得到疏水性材料。6.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：马明国，曹文涛，刘艳军，孟玲燕，王斌，李亚瑜，
申请(专利权)人：北京林业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11