本发明专利技术公开了一种稳定抗油污染材料、涂层及其制备方法与应用。所述稳定抗油污染材料由粘结性聚合物和水合性聚合物组成，所述粘结性聚合物含量从该材料的内层向外层梯度递减，水合性聚合物含量从该材料的内层向外层梯度递增。本发明专利技术提供的抗油污染材料及涂层由于内层强粘结性质可以牢固粘结修饰在多种基材表面，具有良好的稳定性；由于外层强水合性质可以形成稳定水合保护层，具有超疏油性质和抗油污染功能。本发明专利技术的抗油污染材料及涂层通过依次沉积含量梯度减少的粘结性聚合物、含量梯度递增的水合性聚合物的方法制备。本发明专利技术的抗油污染材料及涂层于构建高效油水分离膜、防油设施、海洋漏油处理以及油品收集等诸多领域具有广泛应用前景。泛应用前景。泛应用前景。
【技术实现步骤摘要】
稳定抗油污染材料、涂层及其制备方法与应用
[0001]本专利技术涉及一种稳定抗油污染材料，特别是涉及一种结构、性能稳定的抗油粘附材料，基于该稳定抗油污染材料的涂层及其制备方法，以及该稳定抗油粘附材料、涂层的应用，属于能源与清洁技术(气体/水净化)领域。
技术介绍
[0002]在石油开采、油品运输、石化工业、金属加工、皮革制造以及日常生活中，每年都有大量的含油废水排放或泄漏到自然界水环境中，不仅造成资源浪费、严重的环境污染、毒杀大量的动植物、危害人类自身健康，而且还会进一步加重淡水危及。不恰当的含油废水处理方式还会进一步带来二次污染，将油品分离、回收利用才是符合可持续发展观点的正确策略。分离含油废水的传统技术有吸附法、沉降罐法、气浮法、离心法等，但往往效率低、能耗高、操作复杂。膜分离技术因其效率高、能耗低、操作相对简单等优点被广泛认为是分离含油废水的最佳方式之一。然而，传统分离膜包括高分子膜、陶瓷膜、金属膜等因其本身亲水性较差，在分离含油废水时易被油粘附污染，造成膜孔堵塞和分离效率、通量迅速衰减，甚至功能丧失。
[0003]为解决油水分离和油品回收中分离材料易被油污染的问题，业界研究者们发展了一系列亲水疏油分离膜。其中，水凝胶涂层修饰的分离膜在水中可以形成稳定的水合层，保护膜表面不被油粘附和污染，可表现出水下超疏性质和很低的粘附力，因而具有优异的抗油污染性能和很高的油水分离效率。然而，水凝胶材料水含量高、高分子链含量低的特性使水凝胶修饰涂层与分离膜之间的相互作用位点少，粘结稳定性弱，在实际应用过程中，水凝胶涂层十分容易发生剥离脱离现象，导致被修饰分离膜失去特殊浸润性，分离效率、通量迅速衰减，甚至抗油污染功能或油水分离功能的丧失。同时水凝胶修饰涂层的粘结性与水合性，即对分离膜修饰的稳定性与抗油污染性能存在此消彼长的相互矛盾、难以兼备，严重限制水凝胶涂层在分离膜抗污染改性中的广泛应用。因此专利技术兼具强粘结性和强水合性的水凝胶材料和涂层，进而发展稳定抗油污染的高性能油水分离膜以及其他用于油品防护、油品收集的装置一直是一个难点。
技术实现思路
[0004]本专利技术的主要目的在于提供一种粘结性成分和水合性成分均梯度分布的稳定抗油污染材料和涂层，使其兼备强粘结性和强水合性，即修饰稳定性和优异抗油污染性能，以克服现有水凝胶材料和涂层的粘结性与水合性，即对分离膜等多种基材修饰的稳定性与抗油污染性能存在此消彼长的相互矛盾、难以兼备的不足。
[0005]本专利技术的目的之二在于提供一种所述稳定抗油污染材料和涂层的应用。
[0006]为实现前述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案包括：
[0007]本专利技术实施例提供了一种稳定抗油污染材料，其包括粘结性聚合物和水合性聚合物，并且，沿所述稳定抗油污染材料的选定方向，所述粘结性聚合物的含量呈梯度递减，而
水合性聚合物的含量呈梯度递增，所述稳定抗油污染材料具有超疏油性质和抗油污染功能。
[0008]在一些实施例中，所述稳定抗油污染材料由粘结性聚合物和水合性聚合物组成，并且，所述粘结性聚合物的含量从第一局部区域向第二局部区域方向呈梯度递减，而水合性聚合物的含量从第一局部区域向第二局部区域方向呈梯度递增，所述第一局部区域与第二局部区域分别设置于稳定抗油污染材料的内外两侧。
[0009]本专利技术实施例还提供了一种稳定抗油污染材料的制备方法，其包括：
[0010]将基材浸润于粘结性聚合物溶液，形成粘结性聚合物层；
[0011]将所述基材依次浸润于一系列聚合物混合溶液中，在所述一系列聚合物混合溶液中粘结性聚合物的浓度梯度减少，而水合性聚合物的浓度梯度增加，从而在粘结性聚合物层表面形成多个包含粘结性聚合物和水合性聚合物的聚合物层；
[0012]将所述基材浸入水合性聚合物溶液中沉积形成水合性聚合物层，制得稳定抗油污染材料，并且，从靠近基材一侧向远离基材一侧，所述稳定抗油污染材料中粘结性聚合物的含量梯度递减，而水合性聚合物的含量梯度递增。
[0013]本专利技术实施例还提供了由前述方法制备的稳定抗油污染材料。
[0014]本专利技术实施例还提供了一种稳定抗油污染涂层，它由前述的稳定抗油污染材料形成。
[0015]本专利技术实施例还提供了由前述的稳定抗油污染材料或涂层修饰的基材。
[0016]相应的，本专利技术实施例还提供了一种装置，其至少包含所述稳定抗油污染材料、涂层或由前述的稳定抗油污染材料或涂层修饰的基材。
[0017]本专利技术实施例还提供了前述稳定抗油污染材料、稳定抗油污染涂层或由前述的稳定抗油污染材料或涂层修饰的基材于制备油水分离结构、防油涂层结构、隔油结构或油品收集结构中的用途。
[0018]与现有技术相比，本专利技术的优点包括：
[0019](1)本专利技术提供的稳定抗污染材料、涂层由粘结性聚合物和水合性聚合物组成，粘结性聚合物含量从内层向外层梯度递减，水合性聚合物含量从内层向外层梯度递增，成分分布具有梯度结构；
[0020](2)本专利技术提供的稳定抗污染材料、涂层由于内层强粘结性质可以稳定粘结修饰在多种基材表面，由于外层强水合性质可以形成抗油污染的水合层，兼备强粘结性和强水合性，即修饰稳定性和优异抗油污染性能；
[0021](3)本专利技术提供的稳定抗污染材料、涂层及其修饰的基材对低粘性油相体系(汽油、轻柴油、煤油、植物油等)和高粘性油相体系(石油、重油、重柴油、硅油等)不仅具有水中超疏油性质和抗油污染性能，还具有优异的稳定性，在构建高效油/水分离膜、抗油污染设备、海洋漏油处理设备以及分离收集油品等诸多领域具有广泛应用前景。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本专利技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图进行简单的介绍，显而易见地，下面描述的附图仅仅作为本文专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获
得其他附图。
[0023]图1是本专利技术一典型实施方案中稳定抗污染材料、涂层的成分分布结构示意图。
[0024]图2a是本专利技术实施例1中金属网膜修饰前的扫描电子显微镜(SEM)图和水接触角测试图。
[0025]图2b是本专利技术实施例1中金属网膜修饰稳定抗油污染涂层后的SEM图和水接触角测试图。
[0026]图3是本专利技术实施例1中稳定抗油污染涂层修饰的金属网膜对大豆油的抗污染性能测试照片。
[0027]图4是本专利技术实施例1中稳定抗油污染涂层修饰的金属网膜对原油的抗污染性能测试照片。
[0028]图5是本专利技术对实施例1中稳定抗油污染涂层修饰的金属网膜进行砂纸摩擦测试以及测试后网膜抗原油污染的照片。
[0029]图6是本专利技术以实施例2中稳定抗油污染涂层修饰的金属网膜对含原油废水进行280小时连续分离过程中的分离通量和分离后水中含油量结果图。
[0030]图7a是本专利技术实施例3中稳定抗油污染涂层修饰的PVDF膜的水接触角测试照片。
[0031]图7b是本专利技术实施例3中本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种稳定抗油污染材料，其特征在于，所述稳定抗油污染材料包括粘结性聚合物和水合性聚合物，并且，沿所述稳定抗油污染材料的选定方向，所述粘结性聚合物的含量呈梯度递减，而水合性聚合物的含量呈梯度递增，所述稳定抗油污染材料具有超疏油性质和抗油污染功能。2.根据权利要求1所述的稳定抗油污染材料，其特征在于：所述稳定抗油污染材料由粘结性聚合物和水合性聚合物组成，并且，所述粘结性聚合物的含量从第一局部区域向第二局部区域方向呈梯度递减，而水合性聚合物的含量从第一局部区域向第二局部区域方向呈梯度递增，所述第一局部区域与第二局部区域分别设置于稳定抗油污染材料的内外两侧。3.根据权利要求2所述的稳定抗油污染材料，其特征在于：所述粘结性聚合物包括具有粘结性质或吸附性质的聚合物，优选的，所述粘结性聚合物包括至少含有邻苯二酚、胺基、氨基甲酸酯、异氰酸酯中的任意一种或两种以上基团的聚合物；尤其优选的，所述粘结性聚合物包括聚多巴胺、原儿茶酸、高原儿茶酸、木质素、聚乙烯亚胺、氨基甲酸酯胶黏剂、多异氰酸酯胶黏剂中的任意一种或两种以上的复合物；和/或，所述水合性聚合物包括含有亲水基团并且具有亲水性质的材料，优选的，所述水合性聚合物包括至少含有羟基、羧基、胺基、磺酸基、磷酸基、酰胺基、季铵盐、氰基中的任意一种或两种以上基团的聚合物；尤其优选的，所述水合性聚合物包括海藻酸盐、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、壳聚糖、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮中的任意一种或两种以上的组合；和/或，所述粘结性聚合物在所述稳定抗油污染材料中第一局部区域内的含量为80％～100wt％，而在所述稳定抗油污染材料中第二局部区域内的含量为0～20％；和/或，所述水合性聚合物在所述稳定抗油污染材料中第一局部区域内的含量为0～20％，而在所述稳定抗油污染材料中第二局部区域内的含量为80％～100wt％。4.一种稳定抗油污染材料的制备方法，其特征在于包括：将基材浸润于粘结性聚合物溶液，形成粘结性聚合物层；将所述基材依次浸润于一系列聚合物混合溶液中，在所述一系列聚合物混合溶液中粘结性聚合物的浓度梯度减少，而水合性聚合物的浓度梯度增加，从而在粘结性聚合物层表面形成多个包含粘结性聚合物和水合性聚合物的聚合物层；将所述基材浸入水合性聚合物溶液中沉积形成水合性聚合物层，制得稳定抗油污染材料，并且，从靠近基材一侧向远离基材一侧，所述稳定抗油污染材料中粘结性聚合物的含量梯度递减，而水合性聚合物的含量梯度递增。5.根据权利要求4所述的制备方法，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：靳健，高守建，陈金浩，方望熹，
申请(专利权)人：中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所，
类型：发明
国别省市：
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