一种多功能的超双疏织物及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种多功能的超双疏织物及其制备方法与应用。该制备方法先将织物用去离子水和乙醇洗净；配制巯基硅氧烷与正硅酸乙酯的乙醇混合溶液；将干净的织布放入到混合溶液中浸泡；之后将织物在含有氨气的气氛中反应5～120min，将干燥后的织物放入到含有光引发剂和含氟双键的化合物的四氢呋喃溶液中进行点击反应。本发明专利技术制备超双疏织布具有反应时间时短、原料消耗低、操作简单的优点，所得到的织物还具有自清洁、防污、并可以对轻重油进行油水分离的功能。

【技术实现步骤摘要】
一种多功能的超双疏织物及其制备方法与应用
本专利技术涉及一种超双疏材料，特别是涉及一种用于油水分离、自清洁、防污的超双疏织物的制备方法，属于超双疏领域。
技术介绍
超双疏表面是指对于水和油的接触角大于150°的一类表面，由于该种表面能够很好的对水和油产生排斥效果，因此该种表面在自清洁、防污、油水分离方面都能有一定的应用前景。一般来说，制备超双疏表面需要满足以下两个条件，第一：需要像单凹角、双凹角的结构，第二：需要材料表面具有极低的表面能。中国专利技术专利申请CN106811114A公开了一种制备超双疏织物的方法：在纳米粒子分散水溶液中加入无氟/含氟硅烷偶联剂，并在搅拌下进行水解，得到有机硅聚合物/纳米粒子复合悬浮物，然后通过喷涂或浸涂的方式处理基材，得到了超双疏的基材，然而，整个制备过程要耗时几天才能完成。中国专利技术专利申请CN106167991A公开了一种制备超双疏织物的制备方法：将氟硅烷乙醇溶液与全氟壬酸乙醇溶液混合均匀后加入去离子水进行水解反应，最后加入纳米颗粒溶液并分散均匀获得浸涂溶液；然后将织物进行浸涂到上述溶液干燥得到超双疏织物，该专利中，生产一块织物的时间为6小时以上。上述现有技术都需要耗费比较长的时间，而且涂层与基底的结合能力有限，涂层很容易脱落，疏水疏油性有待提高。随着人类工业化的程度逐步加大，含油废水的数量也在逐步增加，含有废水的种类也有所不同，轻油和水混合物，也有重油和水的混合物。如何处理含油废水成为人们亟待解决的问题之一。传统的油水分离方法包括：离心法，灼烧发，重力分离法，但这些分离发放具有能耗大、费用贵的问题。随着具有特殊润湿性能的材料的发展，具有快捷、环保、高效的超疏水/超亲油或超疏油/超亲水材料成为油水分离的热点材料。但是，由于重力的作用，具有亲水性和油排斥性的超疏油/超亲水的材料一般只适用于分离轻油和水和混合物，相似地，具有亲油性和水排斥性的超疏水/超亲油一般只适用于重油和水的分离。因此，开发出一种同时拥有超疏水/超亲油和超疏油/超亲水两种性能的材料成为人们的研究方向之一。中国专利技术专利申请2017103880609(2017.10.24)公开了一种有机无机超亲水和水下超疏油织物及其制备方法和应用。该制备方法是先将正硅酸乙酯、多巯基功能单体和聚乙二醇二甲基丙烯酸酯加入到乙醇中配成溶液，将织物浸入所述溶液中1-5min后取出；所得织物置于装有氨水和正丁胺溶液的密闭容器中且不接触氨水和正丁胺，将密闭容器放入烘箱并在30-60℃温度下反应0.5-3h，制得有机无机超亲水和水下超疏油织物，其水接触角在0.36秒即可达到0°，水下油接触角达到160°，可用于油水分离，分离效率达99.5％，并具有良好的循环使用性。但是对于该技术的超亲水/水下超疏油的分离膜，由于油和水之间的密度差异，亲水/水下疏油的材料在分离重油(密度大于水的油)和水的混合物时，重油会下沉，而在分离膜与分离水之间形成油膜而阻止分离水的流过，导致分离效率的降低，影响实际的应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于缩短制备超双疏织物的所用时间，增强超双疏织物的耐用性，以及解决超疏水/超亲油和超疏油/超亲水在油水分离方面的不足，提供一种反应条件温和，反应设备易得，制备用时短，涂层与基底的结合强度高，同时拥有超疏水/超亲油和超疏油/超亲水两种性能，可以实现对轻油和重油高效率分离的多功能的超双疏织物及其制备方法。本专利技术另一目的在于提供所述多功能的超双疏织物在油水分离、自清洁、防污方面的应用。本专利技术中采用直接在织物上进行反应制备超双疏织物，反应物与基底之间都是以化学键相互连接，具有很好的机械性能与耐化学性能，而且制备过程利用了巯基-烯点击的原理，反应时间特别短，整个超双疏织物的反应过程最快只需要2小时，具有很广泛的应用前景。此外，本专利技术中，用乙醇将所制备的织物润湿，然后浸泡入水或油中，在多层中空的结构以及氟化物层的影响下，超双疏织物能够形成一层稳定水膜或油膜，能实现水下疏油性或油下疏水性，可将其用于轻、重油/水的分离，分离效率都能大于98％以上，具有很好的普遍适用性。本专利技术目的通过如下技术方案实现：一种多功能的超双疏织物的制备方法，包括以下步骤：1)将织物分别用去离子水和无水乙醇超声清洗，烘干；2)将步骤1)所得的织物在含10～50wt％的正硅酸乙酯和10～40wt％的巯基硅氧烷的乙醇混合溶液中浸泡5～60min，取出，在含有氨气的气氛中反应5～120min，温度控制为40～90℃，反应容器的氨气由25～28％的浓氨水产生，干燥；3)将步骤2)所得的织物浸入到含有0.01～6wt％含氟和双键的化合物和0.01～3wt％光引发剂的四氢呋喃混合溶液中，紫外光灯照射下进行点击化学反应，洗净，得到多功能的超双疏织物；为进一步实现本专利技术的目的，优选地，所述的含巯基硅氧烷包括γ-巯丙基三乙氧基硅烷和/或γ-巯丙基三甲氧基硅烷。优选地，所述的光引发剂为2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、2-羟基-2-甲基-1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-1-丙酮和2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮中的一种或多种。优选地，所述的织物包括聚酯、棉、聚氨酯和尼龙中的一种。优选地，所述的含有氨气的气氛是由25～28wt％的浓氨水产生，控制氨水在容器中的体积为1.5～10vt％。优选地，步骤2)所述的干燥是在40～90℃下干燥0.5～2h。步骤3)洗净是用四氢呋喃洗涤；洗净后还包括干燥。优选地，步骤1)织物分别用去离子水和无水乙醇超声清洗的时间为10～15min，烘干的温度为30～60℃。优选地，所述的紫外光灯发射的光的波长为100～400nm；所述紫外光灯下照射的时间为20～180min。优选的，所述的含氟和双键的化合物包括丙烯酸十二氟庚酯、甲基丙烯酸十二氟庚酯、全氟烷基乙基丙烯酸酯、全氟烷基乙基甲基丙烯酸酯和全氟烷基乙烯中的一种或多种；其中，所述的全氟烷基乙基丙烯酸酯包括1H,1H,2H,2H-全氟辛基丙烯酸酯、2-(全氟己基)乙基甲基丙烯酸酯和全氟丁基乙基丙烯酸酯中的一种或多种；所述全氟烷基乙基甲基丙烯酸酯包括2-(全氟辛基)乙基甲基丙烯酸酯、2-(全氟丁基)乙基甲基丙烯酸酯；所述的全氟烷基乙烯包括全氟癸基乙烯和全氟己基乙烯中的一种或多种。一种多功能的超双疏织物，由上述述制备方法制得；所述织物经过氨气环境下处理后表面形成了具有纳微米级别的巯基二氧化硅颗粒，在经过点击化学反应之后，表面形成一层氟化物层，在空气中对于水和表面张力大于27.5mN·m-1的有机溶剂液体，其接触角大于150°，具有空气中超疏水/超亲油的超双疏的特性；用乙醇润湿后，实现水下油接触角大于150°，油下水接触角大于150°。所述的多功能的超双疏织物，可在油水分离、自清洁、日常生活或工业生产中的防污中应用。一种多功能的超双疏织物的制备机理：1、具有纳微米级别的巯基二氧化硅的形成机理：在氨气的氛围下，正硅酸乙酯与巯基硅氧烷发生水解缩合后生成含巯基的二氧化硅，巯基的二氧化硅互相堆积，在织物表面形成了多层中空的纳微米结构；随后放入到40～90℃的环境下烘干，得到带巯基二氧化硅的织物。2、将带巯基的二氧化硅织物进行巯基-烯点击化学反应，反应原理如下：在光引发剂和紫外光照射的情况下，光引发剂吸收光子产生本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多功能的超双疏织物的制备方法，其特征在于包括以下步骤：1)将织物分别用去离子水和无水乙醇超声清洗，烘干；2)将步骤1)所得的织物在含10～50wt％的正硅酸乙酯和10～40wt％的巯基硅氧烷的乙醇混合溶液中浸泡5～60min，取出，在含有氨气的气氛中反应5～120min，温度控制为40～90℃，反应容器的氨气由25～28％的浓氨水产生，干燥；3)将步骤2)所得的织物浸入到含有0.01～6wt％含氟和双键的化合物和0.01～3wt％光引发剂的四氢呋喃混合溶液中，紫外光灯照射下进行点击化学反应，洗净，得到多功能的超双疏织物。

【技术特征摘要】
1.一种多功能的超双疏织物的制备方法，其特征在于包括以下步骤：1)将织物分别用去离子水和无水乙醇超声清洗，烘干；2)将步骤1)所得的织物在含10～50wt％的正硅酸乙酯和10～40wt％的巯基硅氧烷的乙醇混合溶液中浸泡5～60min，取出，在含有氨气的气氛中反应5～120min，温度控制为40～90℃，反应容器的氨气由25～28％的浓氨水产生，干燥；3)将步骤2)所得的织物浸入到含有0.01～6wt％含氟和双键的化合物和0.01～3wt％光引发剂的四氢呋喃混合溶液中，紫外光灯照射下进行点击化学反应，洗净，得到多功能的超双疏织物。2.根据权利要求1所述的多功能的超双疏织物的制备方法，其特征在于：所述的含巯基硅氧烷包括γ-巯丙基三乙氧基硅烷和/或γ-巯丙基三甲氧基硅烷。3.根据权利要求1所述的多功能的超双疏织物的制备方法，其特征在于：所述的光引发剂为2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、2-羟基-2-甲基-1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-1-丙酮和2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的多功能的超双疏织物的制备方法，其特征在于：所述的织物包括聚酯、棉、聚氨酯和尼龙中的一种。5.根据权利要求1所述的多功能的超双疏织物的制备方法，其特征在于：所述的含有氨气的气氛是由25～28wt％的浓氨水产生，控制氨水在容器中的体积为1.5～10vt％。6.根据权利要求1所述的多功能的超双疏织物的制备方法，其特征在于：步骤2)所述的干燥是在40～90℃下干燥0.5～2h；步骤3)洗净是...

【专利技术属性】
技术研发人员：皮丕辉，陈嘉慧，文秀芳，徐守萍，程江，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44