一种具有褶皱结构的超疏水纤维膜及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种具有褶皱结构的超疏水纤维膜及制备方法，其制备方法为：将聚丙烯纤维膜浸泡在光引发剂的甲醇溶液中；取出，在紫外灯下辐照；再浸入胺基单体的甲醇溶液中，在紫外灯下辐照；再浸入酰氯的正己烷溶液中，取出，再浸入羟基单体的甲醇溶液中，进行界面聚合；取出；干燥；浸泡在长链烷基氯硅烷的正己烷溶液中，取出，干燥，得到表面具有褶皱结构的超疏水纤维膜。本发明专利技术的方法简单易行、条件温和，不需要精密仪器，分离速度快、效率高且重复使用性好。用于分离含有表面活性剂的油包水乳液，纤维膜表面褶皱结构可以增大超疏水表面与乳液的接触面积，促进微小乳液的聚并和破乳，对水的截留率可以达到99％以上。对水的截留率可以达到99％以上。对水的截留率可以达到99％以上。

【技术实现步骤摘要】
一种具有褶皱结构的超疏水纤维膜及制备方法


[0001]本专利技术属于超疏水纤维膜制备领域，尤其涉及一种具有褶皱结构的超疏水纤维膜及制备方法与在油水分离中的应用。

技术介绍

[0002]随着工业生产的规模不断扩大，石油开采、化工、制药等行业产生的油水乳液不经过油水分离处理会造成资源浪费并且对环境和人体健康造成不利影响。因此，如何高效的分离和回收乳化产品已引起广泛关注。传统的油水分离技术包括重力分离器，撇油器，浮选等，存在着效率低、能耗高、占地面积大等缺点，并且对于直径小于20μm的油包水乳液分离效果不理想。
[0003]近年来，超疏水材料表面特殊的润湿性引起了人们的广泛关注。超疏水表面对水滴的接触角大于150
°
，滚动角小于10
°
，因其对油和水的特殊选择性在油水分离领域具有巨大应用价值。超疏水材料可以通过调控固体表面的微纳米结构和表面能来制备。中国专利CN108939952A公开一种超疏水纤维膜的制备方法，该方法先通过静电纺丝制得纳米纤维膜，然后通过喷雾沉积，紫外辐照方法，聚合生成聚苯胺微纳米颗粒负载于纤维膜表面，进一步进行表面刻蚀，制得油水分离用超疏水纳米纤维膜。该技术存在制备工艺繁琐，使用设备昂贵的不足。中国专利CN104988737A公开一种超疏水纺织品的制备方法，将涤纶纤维织物依次浸泡在不同的缓冲溶液中，多巴胺聚合产生的纳米颗粒沉积到粘附有聚多巴胺的纤维表面，最后采用含氟的低表面能改性剂处理纤维获得超疏水纺织品。上述技术存在原材料含氟，产品稳定性较差的不足。
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技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有褶皱结构的超疏水纤维膜。
[0005]本专利技术的第二个目的在于提供一种具有褶皱结构的超疏水纤维膜的制备方法。
[0006]本专利技术的第三个目的在于提供一种具有褶皱结构的超疏水纤维膜在油水分离中的应用。
[0007]本专利技术的技术方案概述如下：
[0008]一种具有褶皱结构的超疏水纤维膜的制备方法，包括以下步骤：
[0009](1)将聚丙烯纤维膜浸泡在浓度为0.1wt％
‑
10wt％的光引发剂的甲醇溶液中1h
‑
12h；取出，在紫外灯下辐照1min
‑
3min；
[0010](2)将步骤(1)获得的纤维膜浸入浓度为0.5wt％
‑
5wt％的胺基单体的甲醇溶液中，在紫外灯下辐照3min
‑
15min；取出，再浸入浓度为0.01wt％
‑
0.5wt％的酰氯的正己烷溶液中3min
‑
10min，取出，再浸入浓度为0.1wt％
‑
1wt％的羟基单体的甲醇溶液中3min
‑
10min，进行界面聚合；取出；干燥；
[0011](3)将步骤(2)获得的纤维膜浸泡在浓度为0.1wt％
‑
5wt％的长链烷基氯硅烷的正
己烷溶液中6
‑
12h，取出，干燥，得到表面具有褶皱结构的超疏水纤维膜。
[0012]优选地，聚丙烯纤维膜为孔径0.1μm
‑
10μm的聚丙烯纤维膜。
[0013]优选地，光引发剂为二苯甲酮，4
‑
甲基二苯甲酮，2,4
‑
二羟基二苯甲酮，4,4'
‑
二(N,N
‑
二甲氨基)二苯甲酮或2
‑
异丙基硫杂蒽酮。
[0014]优选地，胺基单体为N
‑
甲基烯丙基胺，二烯丙基胺，5
‑
己烯
‑1‑
胺或4
‑
戊烯
‑1‑
胺。
[0015]优选地，酰氯为均苯三甲酰氯，对苯二甲酰氯或间苯二甲酰氯。
[0016]优选地，羟基单体为3,4
‑
二羟基苯甲酸，4
‑
氨基
‑
3羟基苯甲酸，4
‑
羟基苯甲酸，水杨酸或氨基水杨酸。
[0017]优选地，长链烷基氯硅烷为辛基三氯硅烷，癸基三氯硅烷，十二烷基三氯硅烷，十八烷基三氯硅烷。
[0018]上述制备方法制备的一种具有褶皱结构的超疏水纤维膜。
[0019]上述一种具有褶皱结构的超疏水纤维膜在油水分离领域中的应用。
[0020]本专利技术优点：
[0021]相对于现有技术，本专利技术具有以下优点和有益的效果：
[0022](1)本专利技术的制备方法对基体材料的要求较低，可直接对聚丙烯纤维膜进行改性，制备方法简单易行、条件温和，不需要精密仪器，制备得到的超疏水纤维膜无含氟材料、油水分离速度快、效率高且重复使用性好。
[0023](2)本专利技术的方法通过共价接枝的方式在在聚丙烯纤维膜表面生长出类褶皱形貌的微纳结构，使纤维膜具有超疏水特性，其稳定性优于使用沉积法在纤维表面构建的微纳米结构。
[0024](3)本专利技术制备得到的超疏水聚丙烯纤维膜可以用于分离含有表面活性剂的油包水乳液，纤维膜表面褶皱结构可以增大超疏水表面与乳液的接触面积，促进微小乳液的聚并和破乳，对水的截留率可以达到99％以上。
[0025](4)本专利技术制备得到的超疏水聚丙烯纤维膜耐溶剂性好，可以分离多种有机体系的乳液，并且可以重复利用。
附图说明
[0026]图1为实施例1制备的一种具有褶皱结构的超疏水纤维膜的表面的扫描电镜图。其中a为10000倍时所拍电镜图；b为20000倍时所拍电镜图。
[0027]图2为测得水滴在实施例1制备的一种具有褶皱结构的超疏水纤维膜表面的接触角示意图。其中a为水滴在表面的静态接触角；b为水滴在表面的动态接触角。
[0028]图3为实施例1制备的一种具有褶皱结构的超疏水纤维膜对含有司班80表面活性剂的水/二氯甲烷乳液的分离结果。其中a为偏光显微镜对分离前乳液的观察结果；b为偏光显微镜对分离后有机相的观察结果。
具体实施方式
[0029]下面通过实施例来进一步说明本专利技术，但不局限于以下实施例。
[0030]实施例1
[0031]一种具有褶皱结构的超疏水纤维膜的制备方法，包括以下步骤：
[0032](1)将孔径1μm的聚丙烯纤维膜浸泡在浓度为1wt％的二苯甲酮的甲醇溶液中12h；取出，在紫外灯下，在紫外光波长为315nm
‑
400nm的条件下辐照3min；
[0033](2)将步骤(1)获得的纤维膜浸入浓度为5wt％的N
‑
甲基烯丙基胺的甲醇溶液中，在紫外灯下，在紫外光波长为315nm
‑
400nm的条件下辐照15min；取出，再浸泡在浓度为0.5wt％的均苯三甲酰氯的正己烷溶液中10min，取出，再浸入浓度为1wt％的3,4
‑
二羟基苯甲酸的甲醇溶液中10min，进行界面聚合；取出；干燥；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有褶皱结构的超疏水纤维膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将聚丙烯纤维膜浸泡在浓度为0.1wt％
‑
10wt％的光引发剂的甲醇溶液中1h
‑
12h；取出，在紫外灯下辐照1min
‑
3min；(2)将步骤(1)获得的纤维膜浸入浓度为0.5wt％
‑
5wt％的胺基单体的甲醇溶液中，在紫外灯下辐照3min
‑
15min；取出，再浸入浓度为0.01wt％
‑
0.5wt％的酰氯的正己烷溶液中3min
‑
10min，取出，再浸入浓度为0.1wt％
‑
1wt％的羟基单体的甲醇溶液中3min
‑
10min，进行界面聚合；取出；干燥；(3)将步骤(2)获得的纤维膜浸泡在浓度为0.1wt％
‑
5wt％的长链烷基氯硅烷的正己烷溶液中6
‑
12h，取出，干燥，得到表面具有褶皱结构的超疏水纤维膜。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于聚丙烯纤维膜为孔径0.1μm
‑
10μm的聚丙烯纤维膜。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述光引发剂为二...

【专利技术属性】
技术研发人员：张金利，王逸飞，杨琳，李韡，
申请(专利权)人：物质绿色创造与制造海河实验室，
类型：发明
国别省市：