疏水棉织物及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种疏水棉织物的制备方法，包括以下步骤：将棉织物浸泡于水中，向其中加入亚铁盐反应1‑20min，然后再向其中加入植物多酚，在溶液pH＝3‑10的条件下反应15‑320min，得到疏水棉织物。本发明专利技术还提供了一种采用上述制备方法所得到的疏水棉织物。本发明专利技术还公开了上述制备方法所得到的疏水棉织物在油水分离中的应用。本发明专利技术的方法简单、环保、高效，反应条件温和，所制备的疏水棉织物在各种环境中具有稳定的疏水能力，且可用于油水分离领域。

【技术实现步骤摘要】
疏水棉织物及其制备方法和应用
本专利技术涉及纺织领域以及油水分离
，尤其涉及一种疏水棉织物及其制备方法和应用。
技术介绍
在自然界中，很多超疏水材料的接触角都大于150°，最常见的就是荷叶和蚊子眼睛。目前，超疏水材料已经被应用于很多领域，如油水分离、减阻、自清洁和防污等。人们利用很多方法模拟超疏水表面，如气象沉积法、等离子体刻蚀、溶胶-凝胶法和浸渍法等。然而，从环境和可持续发展的角度看，现有方法存在很多缺陷：如需复杂的工艺、有机溶剂和含氟物质(一般都有毒，难降解)的使用、原材料价格贵等。因此，目前亟需一种简单、环境友好和低成本的方法制备超疏水材料。棉在自然界中广泛存在，并用于纺织行业中。其价格便宜，容易获得，棉织物已经被用于多种改性研究中，包括抗紫外和阻燃，甚至抗拒和电化学。为了满足人们日益增长的需要，功能化棉织物的制备已经被广泛研究。棉织物本身就有为尺度纹理，可以在次粗糙度的基础上附加二级纳米粗糙度或者低表面能物质，制备超疏水棉织物。同时，受自然界启发的现象也被广泛研究，代表性的有受贻贝邻苯二酚启发的超疏水表面制备方法。该方法一般分为三步：通过邻苯二酚的自聚，构造聚邻苯二酚表面涂层；通过自聚物的还原性制备纳米微粗糙度；通过迈克尔加成或者席夫碱反应接枝带有H2N-或HS-基团的低表面能的物质。然而，上述反应常使用多巴胺，而且制备过程非常耗时(一般为24小时)且成本高。因此探索制备廉价、环境友好、制备工艺简单的超疏水棉织物具有很大意义。近年来，油水分离的材料的研究非常广泛，但是目前的油水分离材料价格昂贵，材料本身的制备过程复杂，且分离效率还有不足，且分离过程浪费能源，因此，研究可连续高效的油水分离技术在实际应用中具有很高的应用价值。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术的目的是提供一种疏水棉织物及其制备方法和应用，本专利技术的方法简单、环保、高效，反应条件温和，所制备的疏水棉织物在各种环境中具有稳定的疏水能力，且可用于油水分离领域。在一方面，本专利技术提供了一种疏水棉织物的制备方法，包括以下步骤：将棉织物浸泡于水中，向其中加入亚铁盐反应1-20min，然后再向其中加入植物多酚，在溶液pH＝3-10的条件下反应15-320min(优选地，反应时间为30-120min)，得到疏水棉织物。进一步地，棉织物与水的质量比为0.1-1:50-200。进一步地，亚铁盐为硫酸亚铁或氯化亚铁。优选地，亚铁盐为硫酸亚铁。进一步地，亚铁盐与水的质量比为0.5-5:100。加入亚铁盐反应1-20min，在此过程中，亚铁离子被吸附到纤维表面并且会进入到纤维之间的空隙中，使其充分附着在棉纤维表面。进一步地，植物多酚为单宁酸、阿魏酸、茶多酚、咖啡酸、绿原酸、没食子酸和愈创木酚中的一种或几种。进一步地，亚铁盐与植物多酚的质量比为0.5-5:0.05-0.5。本专利技术中，植物多酚为天然多酚，天然植物多酚广泛的存在于自然界中，来源广泛，价格便宜，生物相容性好，生物可降解，其一方面起到络合剂的作用，首先会与亚铁离子络合，另一方面起到还原剂的作用，能够将溶液中的亚铁离子还原为铁单质，这些铁单质附着在棉织物的表面，一定程度上增加了织物和纤维表面的粗糙度，能够提高其疏水性能，使其具有超疏水性能。进一步地，反应温度为45-85℃。进一步地，采用磷酸缓冲液或Tris-HCl缓冲液调节pH至3-7。根据所使用的植物多酚的性质调节pH值，如当植物多酚为阿魏酸、咖啡酸、绿原酸、没食子酸和愈创木酚中的一种或几种时，调节pH至3-7；当植物多酚为茶多酚时，调节pH至7(或不需调节pH，因反应液接近中性)；植物多酚为单宁酸时，调节pH至7-10。进一步地，反应均在搅拌条件下进行，搅拌速度为50-300转/分。进一步地，在溶液pH＝3-10的条件下反应15-320min后，还包括取出织物，洗涤、干燥的步骤。进一步地，采用去离子水洗涤织物，在45-80℃干燥15-45min。在另一方面，本专利技术还提供了一种采用上述制备方法所得到的疏水棉织物。采用本专利技术的方法所制备的疏水棉织物，其对油滴的接触角几乎为零，对水滴的接触角大于160°，滚动角小于15°，且对热水(温度为45-80℃)的接触角大于155°，对10wt％的氯化钠水溶液、10wt％的氢氧化钠水溶液和10wt％的盐酸水溶液的接触角均大于150°。在又一方面，本专利技术还公开了上述制备方法所得到的疏水棉织物在油水分离中的应用。应用时，在疏水棉织物中包裹多孔材料，制备成超疏水吸油包，置于油水混合物或水包油乳液中，在负压条件下进行油水分离。借由上述方案，本专利技术至少具有以下优点：本专利技术的疏水棉织物的制备方法简单，为一步法，不需要复杂繁琐的流程，不需要复杂的工艺设备，实用性强，可以通过相应调节各物质的用量来获得大小不一的超疏水棉织物。本专利技术在制备过程中不用到任何氟化物和有机溶剂，原材料成本低，经济环保。采用本专利技术的方法制备的疏水棉织物具有很强的疏水性，可耐受各种极端条件，且仍然保持良好的稳定性。采用本专利技术的方法制备的疏水棉织物可用于油水分离领域，甚至可以分离热水中的油和水包油乳液，分离效率高，且疏水棉织物可重复利用。本专利技术的整个疏水棉织物的制备过程和其油水分离应用过程对环境友好，几乎无污染，符合可持续发展观，且工艺其极简单非常适合大规模生产。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本专利技术的较佳实施例并配合附图详细说明如后。附图说明图1是本专利技术实施例1制备的超疏水棉织物的扫描电镜图；图2是本专利技术简单的油水分离装置的结构示意图；图3是本专利技术油水分离装置循环使用多次条件下对甲苯和食用油的分离效率实验结果；附图标记说明：1-油水混合物；2-吸油包；3-橡胶管；4-收集装置；5-油。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。本专利技术以下实施例中，将棉织物浸入水中，加入硫酸亚铁，于55-80℃下反应1-20min后，再加入植物多酚，用磷酸缓冲液或Tris-HCl缓冲液调节溶液pH值为3-10，在55-80℃下搅拌反应15min-320min，取出棉织物，用去离子水洗净，在45-80℃下干燥15-45min后即得到疏水棉织物。具体方法见实施例。实施例1将4×4cm2的棉织物浸入水溶液(100毫升)中，加入1.25g七水合硫酸亚铁，然后置于75℃的水浴锅中，保温10min后，加入0.15g茶多酚，无需调节pH值，保温轻微搅拌30min(搅拌速度约100转/分)，取出棉织物，用去离子水洗净，置于75℃烘箱中干燥25min，即得到超疏水棉织物。图1是本实施例制备的超疏水棉织物的扫描电镜图，图a-c为原始棉织物的高倍扫描电镜图，从图中可以清晰的看出，原始的棉纤维表面很平整，几乎无很明显的凸起，且对水的接触角为0°；d-f为整理过的棉织物高倍扫描电镜图，从图中可以清晰的看到，棉纤维的表面被一层颗粒所附着，且小颗粒排列规整，纤维表面比原始棉纤维粗糙，且织物对水的静态接触角约为160°，滚动角约为15°。实施例2将4×4cm2的棉织物浸入水溶液(100毫升)中，加入3g七水合硫酸亚铁，然后置于75℃的水浴本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种疏水棉织物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将棉织物浸泡于水中，向其中加入亚铁盐反应1‑20min，然后再向其中加入植物多酚，在溶液pH＝3‑10的条件下反应15‑320min，得到所述疏水棉织物。

【技术特征摘要】
1.一种疏水棉织物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将棉织物浸泡于水中，向其中加入亚铁盐反应1-20min，然后再向其中加入植物多酚，在溶液pH＝3-10的条件下反应15-320min，得到所述疏水棉织物。2.根据权利要求1所述的疏水棉织物的制备方法，其特征在于：所述棉织物与水的质量比为0.1-1:50-200。3.根据权利要求1所述的疏水棉织物的制备方法，其特征在于：所述亚铁盐为硫酸亚铁或氯化亚铁。4.根据权利要求1所述的疏水棉织物的制备方法，其特征在于：所述亚铁盐与水的质量比为0.5-5:100。5.根据权利要求1所述的疏水棉织物的制备方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：周青青，邢铁玲，陈国强，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32