喷涂法制备超疏水超亲油铜网的方法技术

本发明专利技术涉及喷涂法制备超疏水超亲油铜网的方法。现有油水分离方法分离时间长、工序繁琐、分离效率低，导致油水混合物中的油份和水份不能完全分离。本发明专利技术取聚合物多元醇和多异氰酸酯混合反应，加入亲水扩链剂和二月桂酸二丁基锡，反应后加入中和剂中和，加入氨基硅油得到含疏水侧链的预聚体，分散于去离子水中得到含疏水侧基的水性聚氨酯乳液，将疏水型气相纳米二氧化硅超声分散于丙酮中，加入含疏水侧基的水性聚氨酯乳液得到涂层剂，喷涂在铜网表面，干燥后得到超疏水/超亲油铜网。本发明专利技术可修复性好，耐磨耐酸碱，由此铜网制造的油水分离器，在分离效率和分离速率上有极大的优势，具有广泛的市场前景。

【技术实现步骤摘要】
喷涂法制备超疏水超亲油铜网的方法。
本专利技术属于功能材料
，具体涉及一种喷涂法制备超疏水超亲油铜网的方法。
技术介绍
随着海上石油开采和现代化工业的高速发展，海上石油和化学试剂泄漏事故日益频繁，由此引发的水体污染对环境和人体健康构成巨大威胁。传统的油水分离方法主要有重力分离法、过滤法、离心法、浮选法及电化学法等。这些分离方法分离效率低，分离不彻底，且分离设备昂贵复杂。因此，与传统分离方法相比，超疏水/超亲油材料因具有分离效率高和选择性高等特点，是一种蓬勃发展的新型功能材料。目前，文献中报道的油水分离基材主要有泡沫材料、纤维基材料、金属网材料及多孔碳材料等。泡沫材料成本低廉，在工业上得到广泛应用，但较低的孔隙率导致其分离效率低。多孔碳材料虽具有较高孔隙率，但力学性能较弱，目前仍处于研究之中。纤维基分离材料具有成本低廉，分离效率高等优势，但在高盐度的海水中，纤维本身耐老化，酸碱稳定性差，限制了其应用。而铜网作为惰性的油水分离基材，耐腐蚀性较好，在高盐度弱碱性的海水中具有实际的应用价值。此外，还可利用铜的催化特性，降解其它有机污染物物。因此，在众多的油水分离材料中，铜网应用潜力巨大。制备超疏水/超亲油铜网常见的方法有浸渍涂覆法，刻蚀法，液相生长法，空气喷涂法等。其中，空气喷涂法工艺简单，可大面积施工，且不受任何基材限制，因此最容易得到广泛应用，但现有方法的铜网耐磨耐剥离性能不高。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种喷涂法制备超疏水超亲油铜网的方法，提高铜网耐磨耐剥离性能。本专利技术所采用的技术方案为：喷涂法制备超疏水超亲油铜网的方法，其特征在于：由以下步骤实现：步骤一：疏水型水性聚氨酯的制备：取摩尔比为1：（2-3）的聚合物多元醇和多异氰酸酯在氮气保护下70-85℃搅拌反应1-1.5h；加入以聚合物多元醇和多异氰酸酯总质量计、质量分数为3%-3.5%的亲水扩链剂，并滴加3-5滴二月桂酸二丁基锡，85-90℃的温度下反应1.5-2h；降温至40-60℃，加入中和剂反应，n中和剂：n亲水扩链剂=0.8-1:1；加入以聚合物多元醇和多异氰酸酯总质量计、质量分数为4%-8%的氨基硅油，10-30℃下反应0.5-1h，得到含疏水侧链的预聚体；然后将含疏水侧链的预聚体在高速搅拌下分散于去离子水中，得到含疏水侧基的水性聚氨酯乳液；步骤二：涂层剂的制备：取0.2-0.4g疏水型气相纳米二氧化硅超声分散于50ml丙酮中，待分散均匀后，再加入0.04-0.08g含疏水侧基的水性聚氨酯乳液，高速搅拌5-10min得到涂层剂；步骤三：超疏水/超亲油铜网的制备：将铜网依次用丙酮和去离子水清洗后用氮气吹干备用；随后利用空气喷枪，将步骤二中的涂层剂喷涂在铜网表面，干燥后得到超疏水/超亲油铜网。步骤一中：聚合物多元醇选自聚己二酸乙二醇酯二醇、聚己二酸新戊二醇酯二醇、聚己二酸乙二醇丙二醇酯二醇、聚己二酸丁二醇酯二醇、聚己二酸己二醇酯二醇、聚己二酸乙二醇一缩二乙二醇酯二醇、聚四氢呋喃二醇、聚碳酸酯二醇；多异氰酸酯选自4,4-二环己基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、1,6-亚己基二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯；亲水扩链剂选自二羟甲基丙酸、二羟基半酯、二乙烯三胺、甲基二乙醇胺；中和剂选自三乙胺、氢氧化钠、三乙醇胺；氨基硅油为氨乙基氨丙基聚二甲基硅氧烷。步骤一中，在加入中和剂之前加入不大于聚合物多元醇质量2倍的丙酮降低粘度，在将含疏水侧链的预聚体分散于去离子水之后减压蒸馏去除丙酮。步骤二中：疏水型气相纳米二氧化硅比表面积为120m2/g，粒径为1~40nm。步骤三中：所使用的铜网为黄铜网，铜网的孔径为100-200目；空气喷涂的工作压力为4-6kPa，喷涂距离为10-20cm；铜网的移动速度为3-5cm/s；所述干燥温度为70-90℃，干燥时间为1h-2h。本专利技术具有以下优点：1、和传统油水分离方法相比较，本专利技术制备的油水分离材料具有极高的分离效率和分离速率，有效克服了传统油水分离分离效率低、分离不彻底等问题。2、本专利技术采用铜网作为基材，耐腐蚀性较好，在高盐弱碱的海水中具有实际的应用性能。此外，涂层采用聚氨酯材料作为粘合剂，具有优良的耐磨、耐候及耐酸碱稳定性能。3、本专利技术采用喷涂法制备油水分离材料简单易行，且用到的原材料价格低廉，来源广泛，具有很大的应用前景。附图说明图1：本专利技术制备的超疏水/超亲油铜网的扫描电镜图一；图2：本专利技术制备的超疏水/超亲油铜网的扫描电镜图二；图3：本专利技术制备的超疏水/超亲油铜网对不同溶剂的分离效率图；图4：本专利技术制备的超疏水/超亲油铜网的循环使用效率图。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术进行详细的说明。本专利技术涉及的喷涂法制备超疏水超亲油铜网的方法，利用油和水表面张力不同，选择对油和水亲和力不同的超疏水/超亲油铜网对其进行分离，首先对水性聚氨酯进行疏水化改性。随后，将其加入到疏水型纳米二氧化硅的丙酮分散液中。混合均匀后，采用喷涂法制备出超疏水/超亲油铜网，并应用于油水分离器中，具体由以下步骤实现：步骤一：疏水型水性聚氨酯的制备：取摩尔比为1：（2-3）的聚合物多元醇和多异氰酸酯在氮气保护下70-85℃搅拌反应1-1.5h；加入以聚合物多元醇和多异氰酸酯总质量计、质量分数为3%-3.5%的亲水扩链剂，并滴加3-5滴二月桂酸二丁基锡，85-90℃的温度下反应1.5-2h；降温至40-60℃，加入中和剂反应，n中和剂：n亲水扩链剂=0.8-1:1；加入以聚合物多元醇和多异氰酸酯总质量计、质量分数为4%-8%的氨基硅油，10-30℃下反应0.5-1h，得到含疏水侧链的预聚体；然后将含疏水侧链的预聚体在高速搅拌下分散于去离子水中，得到含疏水侧基的水性聚氨酯乳液；步骤二：涂层剂的制备：取0.2-0.4g疏水型气相纳米二氧化硅超声分散于50ml丙酮中，待分散均匀后，再加入0.04-0.08g含疏水侧基的水性聚氨酯乳液，高速搅拌5-10min得到涂层剂；步骤三：超疏水/超亲油铜网的制备：将铜网依次用丙酮和去离子水清洗后用氮气吹干备用；随后利用空气喷枪，将步骤二中的涂层剂喷涂在铜网表面，干燥后得到超疏水/超亲油铜网。步骤一中：聚合物多元醇选自聚己二酸乙二醇酯二醇、聚己二酸新戊二醇酯二醇、聚己二酸乙二醇丙二醇酯二醇、聚己二酸丁二醇酯二醇、聚己二酸己二醇酯二醇、聚己二酸乙二醇一缩二乙二醇酯二醇、聚四氢呋喃二醇、聚碳酸酯二醇；多异氰酸酯选自4,4-二环己基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、1,6-亚己基二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯；亲水扩链剂选自二羟甲基丙酸、二羟基半酯、二乙烯三胺、甲基二乙醇胺；中和剂选自三乙胺、氢氧化钠、三乙醇胺；氨基硅油为氨乙基氨丙基聚二甲基硅氧烷。步骤一中，在加入中和剂之前加入不大于聚合物多元醇质量2倍的丙酮降低粘度，在将含疏水侧链的预聚体分散于去离子水之后减压蒸馏去除丙酮。步骤二中：疏水型气相纳米二氧化硅比表面积为120m2/g，粒径为1~40nm。步骤三中：所使用的铜网为黄铜网，铜网的孔径为100-200目；空气喷涂的工作压力为4-6kPa，喷涂距离为10-20cm；铜网的移动速度为3-5cm/s；所述干燥温度为70-90℃，干燥时间为1h-2h。实施例1：本文档来自技高网...

【技术保护点】
喷涂法制备超疏水超亲油铜网的方法，其特征在于：由以下步骤实现：步骤一：疏水型水性聚氨酯的制备：取摩尔比为1：（2‑3）的聚合物多元醇和多异氰酸酯在氮气保护下70‑85℃搅拌反应1‑1.5h；加入以聚合物多元醇和多异氰酸酯总质量计、质量分数为3%‑3.5%的亲水扩链剂，并滴加3‑5滴二月桂酸二丁基锡，85‑90℃的温度下反应1.5‑2h；降温至40‑60℃，加入中和剂反应，n中和剂：n亲水扩链剂=0.8‑1:1；加入以聚合物多元醇和多异氰酸酯总质量计、质量分数为4%‑8%的氨基硅油，10‑30℃下反应0.5‑1h，得到含疏水侧链的预聚体；然后将含疏水侧链的预聚体在高速搅拌下分散于去离子水中，得到含疏水侧基的水性聚氨酯乳液；步骤二：涂层剂的制备：取0.2‑0.4g疏水型气相纳米二氧化硅超声分散于50ml丙酮中，待分散均匀后，再加入0.04‑0.08g含疏水侧基的水性聚氨酯乳液，高速搅拌5‑10min得到涂层剂；步骤三：超疏水/超亲油铜网的制备：将铜网依次用丙酮和去离子水清洗后用氮气吹干备用；随后利用空气喷枪，将步骤二中的涂层剂喷涂在铜网表面，干燥后得到超疏水/超亲油铜网。

【技术特征摘要】
1.喷涂法制备超疏水超亲油铜网的方法，其特征在于：由以下步骤实现：步骤一：疏水型水性聚氨酯的制备：取摩尔比为1：（2-3）的聚合物多元醇和多异氰酸酯在氮气保护下70-85℃搅拌反应1-1.5h；加入以聚合物多元醇和多异氰酸酯总质量计、质量分数为3%-3.5%的亲水扩链剂，并滴加3-5滴二月桂酸二丁基锡，85-90℃的温度下反应1.5-2h；降温至40-60℃，加入中和剂反应，n中和剂：n亲水扩链剂=0.8-1:1；加入以聚合物多元醇和多异氰酸酯总质量计、质量分数为4%-8%的氨基硅油，10-30℃下反应0.5-1h，得到含疏水侧链的预聚体；然后将含疏水侧链的预聚体在高速搅拌下分散于去离子水中，得到含疏水侧基的水性聚氨酯乳液；步骤二：涂层剂的制备：取0.2-0.4g疏水型气相纳米二氧化硅超声分散于50ml丙酮中，待分散均匀后，再加入0.04-0.08g含疏水侧基的水性聚氨酯乳液，高速搅拌5-10min得到涂层剂；步骤三：超疏水/超亲油铜网的制备：将铜网依次用丙酮和去离子水清洗后用氮气吹干备用；随后利用空气喷枪，将步骤二中的涂层剂喷涂在铜网表面，干燥后得到超疏水/超亲油铜网。2.根据权利要求1所述的喷涂法制备超疏水超亲油铜网的方法，其特征在于：步骤一中：聚合...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗晓民，曹敏，冯见艳，魏梦媛，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61