一种超疏水/超亲油棉布及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种超疏水/超亲油棉布及其制备方法和应用，主要通过对浸润过FeCl3溶液的棉布进行聚吡咯包覆以构成棉布的粗糙表面，然后利用棉布上残留的FeCl3与低表面能的硬脂酸在棉布表面生成疏水的硬脂酸铁沉淀，得到超疏水/超亲油棉布。超疏水/超亲油棉布在空气中的水接触角大于150°，滑动角小于10°，且油极易渗透，显示出良好的超疏水以及超亲油性能，并且制备工艺简单，材料成本较低且绿色环保，具备优异的自清洁能力。

【技术实现步骤摘要】
一种超疏水/超亲油棉布及其制备方法和应用
本专利技术属于功能材料
，具体涉及一种超疏水/超亲油棉布及其制备方法和应用。
技术介绍
超疏水/超亲油材料也被称为“除油”型油水分离材料，这种材料可以选择性吸附或渗透油相，但同时排斥水相。江雷课题组在2004年采用简单的喷雾干燥法，首次制备了超疏水/超亲油钢网，所制备的钢网能够隔离油水混合物中的油。自此，超疏水/超亲油材料开始得到了广泛的研究。目前出现了许多关于三维多孔油吸附型油水分离材料的报道，如三维金属泡沫、聚合物海绵、石墨烯海绵、纤维素海绵等，这些材料主要是通过吸附的方式来回收油水混合物中的油，其中利用膜、织物和网状材料用分离的方式来处理油水混合物的也屡见报道。自古以来，我国就是一个产棉大国。棉布由于可大规模生产，所以在日常生活中廉价易得。如果可以将棉布用于油水分离中，这将不失为一个简单和廉价的方法。因此对棉布进行改性得到超疏水/超亲油棉布是一个十分有前景的研究课题。目前，本领域大部分研究人员通常采用对棉布表面化学处理，如引入含氟、含硫等有机基团，或者利用在棉布表面进行接枝聚合等方法来制备超疏水/超亲油棉布。本专利技术为了提高棉布的油水分离性能，规避现有棉布基油水分离材料制备繁琐、原料环保性差、难以调控的缺点，提出以FeCl3作为氧化剂，在棉布表面气相聚合一层粗糙的聚吡咯，并利用FeCl3与硬脂酸反应生成疏水硬脂酸铁的方法。本方法操作工艺简单、成本低廉，所制备的棉布具有良好的超疏水和超亲油的性质，实现易于再生和重复使用的目标。目前，应用聚吡咯和硬脂酸作为棉布表面处理剂，用于处理油污还少见报道。专利技术内容有鉴于此，本专利技术的目的之一在于提供一种绿色环保的超疏水/超亲油棉布；本专利技术的目的之二在于提供一种工艺简单、材料成本低廉的超疏水/超亲油棉布的制作方法；同时还提供一种超疏水/超亲油棉布在油水分离等方面的应用。为实现上述专利技术目的，本专利技术提供如下技术方案：1、一种超疏水/超亲油棉布，由聚吡咯(Polypyrrole，PPy)以及硬脂酸铁(Stearicacidironsalt，SA)包覆在棉布(Cottonfabric，CF)表面形成。2、一种超疏水/超亲油棉布的制备方法，包括以下步骤：1)清洗棉布，去除棉布表面的污染物后烘干备用；2)浸润：将洗净的棉布(CF)浸入均匀的FeCl3溶液中后取出自然晾干；3)包覆聚吡咯：将浸润过FeCl3溶液的棉布放入含有吡咯单体的密闭容器中，进行气相聚合，得到表面包覆聚吡咯的棉布(CF@PPy)；4)制备超疏水/超亲油棉布(CF@PPy@SA)：将步骤3)制得的包覆聚吡咯的棉布(CF@PPy)浸入硬脂酸溶液中，加热反应；反应结束后，去除洗净棉布上参与的物质，置于烘箱中干燥，得到超疏水/超亲油棉布(CF@PPy@SA)。优选的，所述步骤1)中清洗方法为依次将棉布置于装有无水乙醇、丙酮的超声波中各超声清洗0.5～3h，烘干温度为60～100℃。优选的，所述步骤2)中FeCl3溶液为无水FeCl3乙醇溶液，质量体积浓度为10～50mg/mL。优选的，所述步骤2)中棉布浸入时间为1～20min。优选的，所述步骤3)中气相聚合条件为常温常压，聚合时间为0.5～5h。优选的，所述步骤4)中硬脂酸溶液为硬脂酸乙醇溶液，物质的量浓度为0.05～0.3M。优选的，所述步骤4)中加热反应时间为0.5～3h，反应温度为50～80℃。优选的，所述步骤4)中干燥温度为50～100℃，干燥时间为2h。3、根据超疏水/超亲油棉布的制备方法制备得到的超疏水/超亲油棉布的应用。本专利技术的有益效果在于：1、本专利技术的超疏水/超亲油棉布利用聚吡咯(PPy)包覆在棉布表面改善其粗糙度，然后再包覆低表面能的硬脂酸铁，使超疏水/超亲油棉布在空气中的水接触角大于150°，滑动角小于10°，而油极易渗透，显示出良好的超疏水以及超亲油性能。2、本专利技术制备的超疏水/超亲油棉布的原材料价格低廉，制备工艺简单，绿色环保。3、本专利技术制备的超疏水/超亲油棉布有极好的油水分离效果，并且具备优异的自我清洁性能。附图说明为了使本专利技术的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本专利技术提供如下附图：图1为超疏水/超亲油棉布的制备过程；图2为棉布的扫描电镜照片；图3为超疏水/超亲油棉布油水分离材料的扫描电镜照片；图4为超疏水/超亲油棉布油水分离材料的水接触角和滑动角照片，图(a)为超疏水/超亲油棉布油水分离材料的水接触角，为155.79±1.2°；图(b)为超疏水/超亲油棉布油水分离材料的滑动角，为8±0.5°；图5为超疏水/超亲油棉布油水分离材料分离油水混合物过程照片；图6为超疏水/超亲油棉布油水分离材料自清洁过程照片。具体实施方式下面将结合附图，对本专利技术的优选实施例进行详细的描述。实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件或按照制造厂商所建议的条件。实施例1首先将棉布置于装有无水乙醇的超声波中超声清洗0.5h，棉布置于装有丙酮的超声波中超声清洗3h后取出，100℃烘干备用；洗净的棉布(CF)被浸入均匀的无水FeCl3乙醇溶液(25mg/mL)中10min后取出自然晾干；其次将浸润过FeCl3的海绵放入含有吡咯单体的密闭容器中0.5h，在常温常压下气相聚合一层聚吡咯，形成包覆有聚吡咯的棉布(CF@PPy)；最后将CF@PPy棉布浸泡于0.3M的硬脂酸乙醇溶液中，加热到50℃反应3h；反应结束后，用乙醇洗净棉布上多余的物质，置于60℃的烘箱中干燥5h，得到超疏水/超亲油的棉布(CF@PPy@SA)，制备过程如图1所示。实施例2首先将棉布置于装有无水乙醇的超声波中超声清洗2h，棉布置于装有丙酮的超声波中超声清洗2h后取出，80℃烘干备用；洗净的棉布(CF)被浸入均匀的无水FeCl3乙醇溶液(50mg/mL)中5min后取出自然晾干；其次将浸润过FeCl3的海绵放入含有吡咯单体的密闭容器中2h，在常温常压下气相聚合一层聚吡咯，形成包覆有聚吡咯的棉布(CF@PPy)；最后将CF@PPy棉布浸入0.1M的硬脂酸乙醇溶液中，加热到60℃反应1h。反应结束后，用乙醇洗净棉布上多余的物质，置于60℃的烘箱中干燥2h，得到超疏水/超亲油的棉布(CF@PPy@SA)。图2为棉布的扫描电镜照片；图3为超疏水/超亲油棉布油水分离材料的扫描电镜照片；图4为超疏水/超亲油棉布油水分离材料的水接触角和滑动角照片：其中，图(a)为超疏水/超亲油棉布油水分离材料的水接触角，为155.79±1.2°；图(b)为超疏水/超亲油棉布油水分离材料的滑动角，为8±0.5°，表面经过改性后，棉布具有超疏水性。实施例3首先将棉布置于装有无水乙醇的超声波中超声清洗3h，棉布置于装有丙酮的超声波中超声清洗0.5h后取出，60℃烘干备用，洗净的棉布(CF)被浸入均匀的无水FeCl3乙醇溶液(10mg/mL)中20min后取出自然晾干；其次将浸润过FeCl3的海绵放入含有吡咯单体的密闭容器中5h，在常温常压下气相聚合一层聚吡咯，形成包覆有聚吡咯的棉布(CF@PPy)；最后将CF@PPy棉布浸泡于0.05M的硬脂酸乙醇溶液中，加热到80℃反应0.5h；反应结束后，用乙醇洗净棉布上多余的物质。置于100℃的烘箱中干燥1h，得到超疏水/超亲油的棉布本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超疏水/超亲油棉布，其特征在于，由聚吡咯以及硬脂酸铁包覆在棉布表面形成。

【技术特征摘要】
1.一种超疏水/超亲油棉布，其特征在于，由聚吡咯以及硬脂酸铁包覆在棉布表面形成。2.权利要求1所述的一种超疏水/超亲油棉布的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)清洗棉布，去除棉布表面的污染物后烘干备用；2)浸润：将清洗烘干后的棉布浸入均匀的FeCl3溶液中后取出自然晾干；3)包覆聚吡咯：将浸润过FeCl3的棉布放入含有吡咯单体的密闭容器中，进行气相聚合，得到表面包覆聚吡咯的棉布；4)制备超疏水/超亲油棉布：将步骤3)制得的包覆聚吡咯的棉布浸入于硬脂酸溶液中，加热反应，反应结束后用乙醇洗净棉布上多余的物质，置于烘箱中干燥，得到超疏水/超亲油棉布。3.根据权利要求2所述的一种超疏水/超亲油棉布的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中清洗指依次将棉布置于装有无水乙醇、丙酮的超声波中各超声清洗0.5～3h，烘干温度为60～100℃。4.根据权利要求2所述的一种超疏水/超亲油棉布的制备方法，其特征在于，所述步骤2...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈久存，尤慧，金燕子，
申请(专利权)人：西南大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50