一种含氟水凝胶膜的制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种含氟水凝胶膜的制备方法及应用，属于油水分离膜制备技术领域。包括：(1)将织物浸入丙酮中清洗干净后，在常温下晾干；(2)将含氟丙烯酸酯类单体、亲水性单体、交联剂和还原剂溶于甲醇中并搅拌均匀，得到混合溶液；(3)将氧化剂溶于甲醇中；(4)将步骤(2)得到的混合溶液与步骤(3)中水溶液快速混匀，均匀的涂覆于步骤(1)晾干后的织物的表面；(5)使单体在氧化还原引发剂的作用下进行溶液聚合，在织物表面形成有机凝胶层；(6)将其浸泡在蒸馏水中，除去甲醇，得到亲水疏油的含氟水凝胶膜。综上，本发明专利技术的方法操作简单，易于大规模制备，制成的含氟水凝胶膜强度高，并且成本低，进行油水分离的效率高。

Preparation and application of a fluorinated water gel membrane

The invention discloses a preparation method and application of a fluorinated water gel membrane, which belongs to the technical field of oil water separation membrane preparation. It includes: (1) washing the fabric in acetone and drying it at room temperature; (2) dissolving fluorinated acrylate monomers, hydrophilic monomers, crosslinkers and reductants in methanol and stirring evenly to obtain mixed solution; (3) dissolving oxidant in methanol; (4) mixing the mixed solution obtained by step (2) mixing with the aqueous solution in step (3) mixing rapidly and coating evenly in step (1) drying. The surface of the fabric; (5) the monomer is polymerized under the action of redox initiator, forming an organic gel layer on the surface of the fabric; (6) immersing it in distilled water, removing methanol, and obtaining hydrophilic and hydrophobic oil containing fluorinated water gel film. In summary, the method of the invention is simple in operation and easy to prepare in large scale. The fluorinated hydrogel film has high strength and low cost, and has high efficiency for oil and water separation.

【技术实现步骤摘要】
一种含氟水凝胶膜的制备方法及应用
本专利技术涉及于油水分离膜的制备及应用
，具体是提供一种含氟水凝胶膜的制备方法及应用。
技术介绍
近年来，随着各领域全方位的不断研究，水凝胶的作为一种具有多种功能的高分子聚合材料的应用需求越来越广泛，水凝胶独有的亲水性和生物相容性的优势已经引起了材料科学界和生物医药界的关注。而且高分子水凝胶是一类含有大量水的聚合物网络结构，在组织工程，油水分离净水除污领域也有着非常重要的研究意义和应用前景。同时水凝胶超强的吸水性和保水性更使其广泛用于工业超强吸水剂和农业土壤保水剂，作为一种快速吸附、脱附、易分离和重复回收利用的高效吸附剂在治理水污染方面有很大的应用性和研究性。现有技术中，专利CN102029079A涉及具有水下超疏油性质的油水分离网膜及其制备方法和用途。该专利技术的油水分离网膜是以100～400的目织物网作为基底，采用光引发聚合的方法，在织物网的网丝上得到以聚合物单体交联聚合形成的水凝胶包覆层，从而得到该专利技术的网膜。该专利技术的油水分离网膜具有在空气中及水下超亲水和在水下超疏油的性质，在水下对油滴的接触角大于150°，而且具有对油滴低粘附的特性。该专利技术的网膜可应用于含油污水处理、化学分离和环境保护等方面。用该网膜进行油水分离具有分离效果好、分离速度快、低成本、低能耗、方便、无需其他化学添加剂、网膜易回收多次重复利用、可用于大范围制备可等优点。
技术实现思路
为解决现有技术中的问题，本专利技术提供一种含氟水凝胶膜的制备方法及应用，本专利技术制备的超亲水超疏油性质的油水分离膜成型时间短，可用于含油污水及水包油乳液的分离，分离速度快、效率高，而且成本低，生产设备及生产程序简单，易于大规模制备。为解决上述技术问题，本专利技术提供技术方案如下：一方面，本专利技术提供一种含氟水凝胶膜的制备方法，是由150-300目的亲水处理后的织物网作为基底，通过氧化还原引发含氟丙烯酸酯类单体和丙烯酰胺或丙烯酸类单体进行溶液聚合，在织物上得到聚合形成的水凝胶包覆层，从而得到一种复合膜，即为本专利技术的含氟水凝胶膜；包括：(1)将织物浸入丙酮中进行超声30分钟，清洗干净后，在常温下晾干；(2)在5-40℃下，将含氟丙烯酸酯类单体、亲水性单体、交联剂和还原剂溶于甲醇中并搅拌均匀，通氮气除去混合溶液中的氧气，得到混合溶液；(3)将氧化剂溶于甲醇中；(4)将步骤(2)得到的混合溶液与步骤(3)中水溶液快速混匀，均匀的涂覆于步骤(1)晾干后的织物的表面，然后通氮气除去氧气；(5)5-40℃下静置10-30分钟，使含氟丙烯酸酯类单体和亲水性单体在氧化还原引发剂的作用下进行溶液聚合，在织物表面形成有机凝胶层；(6)将其浸泡在蒸馏水中12-96小时，除去甲醇，得到亲水疏油的含氟水凝胶膜。进一步的，所述步骤(1)中，织物为150-300目的尼龙、维纶、芳纶、涤纶或腈纶纤维织物。进一步的，所述步骤(2)中，含氟丙烯酸酯类单体为甲基丙烯酸三氟乙酯、甲基丙烯酸四氟丙酯、甲基丙烯酸六氟丁酯、甲基丙烯酸全氟丁基乙基酯、甲基丙烯酸十二氟庚酯、甲基丙烯酸全氟己基乙基酯中的一种或多种。进一步的，所述步骤(2)中，亲水性单体为丙烯酰胺、丙烯酸、丙烯酸钠、丙烯酸钾、丙烯酸聚乙二醇中的一种或多种。进一步的，所述步骤(2)中，交联剂为N，N’-亚甲基双丙烯酰胺、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯中的一种或多种。进一步的，所述步骤(2)中，还原剂为N,N-二甲基对甲苯胺或N，N-二甲基苯胺。进一步的，所述步骤(2)中，混合物中含氟丙烯酸酯类单体的含量为1-10wt％，亲水性单体的含量为20-30wt％；交联剂的含量为0.2-0.8wt％、氧化剂的含量为0.4-0.8wt％，还原剂的含量为0.1-0.4wt％，余量为甲醇。进一步的，所述步骤(3)中，氧化剂为过氧化苯甲酰、过氧化环己酮、过氧化甲乙酮或过氧化二苯甲酞。进一步的，制备的含氟水凝胶膜对水滴的接触角低于40°，对油滴的接触角大于120°，滚动角低于25°，含醇量大于85％。另一方面，本专利技术还提供一种上述含氟水凝胶膜的制备方法制备的含氟水凝胶膜的应用，用于含油污水及水包油乳液的分离。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术提供一种含氟水凝胶膜的制备方法及应用，成功制备出具有超亲水超疏油性质的油水分离膜，且油水分离膜成型时间短，可用于含油污水及水包油乳液的分离，分离速度快、效率高，而且成本低，生产设备及生产程序简单，易于大规模制备。本专利技术的油水分离膜对水滴的接触角低于40°，对油滴的接触角大于120°，滚动角低于25°，油水分离效率高达99.69％。具体实施方式为使本专利技术要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将用具体实施例进行详细描述，但本专利技术绝非限于这些例子。以下所述仅为本专利技术较好的实施例，仅仅用以解释本专利技术，并不能因此而理解为对本专利技术专利范围的限制。应当指出的是，凡在本专利技术的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。因此，本专利技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。除特殊说明，本专利技术所用组分均为市售产品。本专利技术提供一种含氟水凝胶膜的制备方法及应用，具体实施例如下。实施例1一种含氟水凝胶膜的制备方法，包括：(1)将200目的尼龙织物网浸入丙酮中超声清洗30分钟，常温下晾干；(2)在10℃下，在20ml血清瓶中加入11.66g甲醇，将0.2g甲基丙烯酸三氟乙酯、6g丙烯酰胺、0.04gN，N’-亚甲基双丙烯酰胺和0.02gN,N-二甲基对甲苯胺溶于甲醇中，磁力搅拌混合均匀，通氮气半个小时，除去混合溶液中的氧气，得到混合溶液；(3)再将0.08g过氧化苯甲酰溶于2g甲醇中，混合均匀；(4)将步骤(2)得到的混合溶液与步骤(3)中甲醇溶液快速混匀后，均匀的涂覆于步骤(1)晾干后的尼龙网的表面，通氮气半个小时，除去氧气；(5)10℃静置10min，使甲基丙烯酸三氟乙酯和丙烯酰胺在氧化还原引发剂的作用下进行溶液聚合，在织物表面形成有机凝胶层；(6)将其浸泡在蒸馏水中12小时，除去甲醇，得到亲水疏油的含氟水凝胶膜。将上述方法制备的含氟水凝胶膜对其接触角进行检测，对水的接触角为20°，对正己烷油滴的接触角为110°，滚动角20°，孔径为15-20μm。将上述含氟水凝胶膜用无纺布作为支撑，利用简易油水分离装置进行油水分离实验，将事先准备好的植物油与水的混合物(体积比3∶2，磁力搅拌25分钟，油滴粒径20-30μm)倾倒在含氟水凝胶膜上，在小于0.02MPa的压力下，水穿过含氟水凝胶膜从下方流出，同时植物油被阻挡在含氟水凝胶膜上方，分离效率高达99.63％，实现了分离油水混合物的目的。实施例2一种含氟水凝胶膜的制备方法，包括：(1)将300目的芳纶纤维织物网浸入丙酮中超声清洗30分钟，常温下晾干；(2)25℃下，在20ml血清瓶中加入15.2g甲醇，将1.25g甲基丙烯酸四氟丙酯、6.25g丙烯酸、0.1g聚乙二醇二甲基丙烯酸酯和0.05gN,N-二甲基苯胺溶于甲醇中，磁力搅拌混合均匀，通氮气半个小时，除去混合溶液中的氧气，得到混合溶液；(3)再将0.15g过氧化环己酮溶于2g甲醇中，混合均匀；(4)将步骤(2)得到的混合溶液与步骤(3)中甲醇溶液快速混匀后，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含氟水凝胶膜的制备方法，其特征在于，包括：(1)将织物浸入丙酮中进行超声30分钟，清洗干净后，在常温下晾干；(2)在5‑40℃下，将含氟丙烯酸酯类单体、亲水性单体、交联剂和还原剂溶于甲醇中并搅拌均匀，通氮气除去混合溶液中的氧气，得到混合溶液；(3)将氧化剂溶于甲醇中；(4)将步骤(2)得到的混合溶液与步骤(3)中水溶液快速混匀，均匀的涂覆于步骤(1)晾干后的织物的表面，然后通氮气除去氧气；(5)5‑40℃下静置10‑30分钟，使含氟丙烯酸酯类单体和亲水性单体在氧化还原引发剂的作用下进行溶液聚合，在织物表面形成有机凝胶层；(6)将其浸泡在蒸馏水中12‑96小时，除去甲醇，得到亲水疏油的含氟水凝胶膜。

【技术特征摘要】
1.一种含氟水凝胶膜的制备方法，其特征在于，包括：(1)将织物浸入丙酮中进行超声30分钟，清洗干净后，在常温下晾干；(2)在5-40℃下，将含氟丙烯酸酯类单体、亲水性单体、交联剂和还原剂溶于甲醇中并搅拌均匀，通氮气除去混合溶液中的氧气，得到混合溶液；(3)将氧化剂溶于甲醇中；(4)将步骤(2)得到的混合溶液与步骤(3)中水溶液快速混匀，均匀的涂覆于步骤(1)晾干后的织物的表面，然后通氮气除去氧气；(5)5-40℃下静置10-30分钟，使含氟丙烯酸酯类单体和亲水性单体在氧化还原引发剂的作用下进行溶液聚合，在织物表面形成有机凝胶层；(6)将其浸泡在蒸馏水中12-96小时，除去甲醇，得到亲水疏油的含氟水凝胶膜。2.根据权利要求1所述的含氟水凝胶膜的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，织物为150-300目的尼龙、维纶、芳纶、涤纶或腈纶纤维织物。3.根据权利要求1所述的含氟水凝胶膜的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，含氟丙烯酸酯类单体为甲基丙烯酸三氟乙酯、甲基丙烯酸四氟丙酯、甲基丙烯酸六氟丁酯、甲基丙烯酸全氟丁基乙基酯、甲基丙烯酸十二氟庚酯、甲基丙烯酸全氟己基乙基酯中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的含氟水凝胶膜的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，亲水性单体为丙烯...

【专利技术属性】
技术研发人员：李辉，周翠平，葛福文，房艳红，姚阳光，张书香，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：发明
国别省市：山东,37