疏油涂层及其制备方法和在油性颗粒物过滤中的应用技术

本发明专利技术公开了一种疏油涂层及其制备方法和在油性颗粒物过滤中的应用，所述疏油涂层材料含有式(1)所示结构的化合物；本发明专利技术利用疏油涂层材料的疏油效应，将其涂敷于不同基底表面，构建表面疏油过滤器。所述疏油涂层材料与基底粘附力强，在不同基底上均可牢固且均匀涂敷。所述疏油涂层材料热稳定性良好，其疏油效应稳定且其疏油效应不受温度影响。[C7F

【技术实现步骤摘要】
疏油涂层及其制备方法和在油性颗粒物过滤中的应用


[0001]本专利技术属于空气净化
，具体涉及一种疏油涂层材料及其制备方法和在油性(油烟)颗粒物过滤中的应用。

技术介绍

[0002]在烹饪过程中产生的油烟中夹杂大量的油性颗粒物。大量研究表明，油烟成分复杂，且会造成极大的环境污染和健康危害。烹饪过程中的油温升到100℃时，低沸点小分子物质和水等首先汽化；油温由100℃升高至270℃时，沸点较高的物质开始汽化，产生含直径2.5
‑
10μm油性颗粒物的油烟；油温升至270℃以上，高沸点大分子成分迅速剧烈汽化，同时产生大量直径在0.4μm以下的细颗粒油雾和具有强化学毒性的多环烃。上述各个阶段形成的餐饮油烟若不经处理地排放到大气中，会造成大量污染细颗粒进入大气，油烟排放的细颗粒物现己成为城市大气污染的污染源之一，同时也是形成雾霾的原因之一。
[0003]在中国和美国洛杉矶，大气中餐饮源的有机碳排放量高于木材燃烧、机动车、香烟、扬尘源，大气中餐饮源的细颗粒物排放量高于机动车尾气源。餐饮油烟的不当排放，不但会严重污染环境，还会对人体健康造成严重不良影响。研究表明，油烟颗粒物具有遗传毒性、生殖毒性、致癌致突变性，严重损害人体的呼吸系统和免疫系统。长期呼吸含油烟颗粒物的气体，可引发哮喘、气管炎、肺气肿、肺纤维化甚至肺癌等疾病。另外，油烟颗粒物还可能会导致皮肤毛孔堵塞，引发心脑血管疾病，造成生殖细胞癌变。对油性颗粒物，特别是油性细颗粒物的过滤和防治十分重要。
[0004]目前，对于油性颗粒物的处理(过滤)方法主要有机械分离法、活性炭吸附法、湿式处理法、静电处理法等。机械分离法主要通过惯性碰撞或离心分离作用，通过外加强制力，使含有油性颗粒物的气流按照机械路径强烈旋转，从而使油性颗粒因惯性作用与气流分离。该法所需设备简单，气流压降较小，但去除率低，且需要频繁维护设备。活性炭吸附法主要是使含有油性颗粒物的气流通过含活性炭的纤维垫，从而使油性颗粒因截留、吸附、惯性碰撞等作用与气流分离，该法净化效率较高，但滤垫需频繁更换，且压降较大。湿式处理法主要通过液相洗脱的作用，将有油性颗粒物的气流通过水喷淋洗涤塔等净化装置，从而使油性颗粒从气相洗脱至液相。该法会产生大量污染废水，且需要日常维护设备，故障率高。静电处理法主要通过电凝并作用，使含有油性颗粒物的气流通过外加高压电场，油性颗粒物带电后在电场力的作用下，向集尘板运动并于其上沉积。该法净化效率较高，但高压容易产生臭氧，且设备费用高。由于现有油性颗粒物过滤净化方法和技术存在不足，织物过滤法以其使用便捷且可对细颗粒物进行过滤的特性，成为近年来的研究重点。织物过滤法所需设备简单，条件温和，可操作性强，过滤效率较高，可达到对细颗粒物高效、低阻、节能、便捷的过滤分离。然而，传统的织物过滤法常用的滤料为高分子材料如聚丙烯(PP)等，具有亲油效应；PP等滤料制备的过滤网吸油后阻力急剧增加，效率亦急剧降低，使得其很难被广泛应用。
[0005]针对传统织物过滤法存在亲油的问题，可采用涂敷疏油涂层的方式解决。当油性
颗粒物被织物滤网纤维阻拦时，纤维表面的疏油效应将使小油滴不易在其表面粘附，且纤维表面的静电将使小油滴凝并成大油滴，并从纤维表面滑落，从而不影响纤维过滤效率和阻力。因此，制备表面疏油的过滤材料，对于实现油性颗粒物的高效低阻过滤具有十分重要的意义。目前，常用的疏油涂层材料主要有聚电解质氟化表面活性剂、氟硅烷、含氟共聚物、水凝胶。其中，氟硅烷常用于多孔表面，会将材料表面孔隙粘附填平，不适用于多孔过滤网；含氟共聚物成分复杂，制备工艺复杂，难实现方便快捷的工业制备；水凝胶需在含水表面疏油，而油性颗粒物的过滤场景多样，不能保证对所有疏油场景适用。因此，迫切需要一种工艺简单、疏油效果稳定、应用场景广泛、热稳定性良好的疏油涂层材料，并将其应用于疏油过滤器中，从而实现对油性细颗粒物便捷、高效、低阻、可清洗、可重复的过滤。

技术实现思路

[0006]为了改善上述技术问题，本专利技术提供一种疏油涂层材料，所述材料含有式(1)所示结构的化合物：
[0007][C7F
m
H
15
‑
m
COO]n M
ꢀꢀꢀ
式(1)
[0008]其中，m选自1
‑
15的整数；M为钠离子或铜离子；n代表M的价态，为不小于1的整数，例如n＝1或2。
[0009]根据本专利技术的实施方案，所述m为15。
[0010]根据本专利技术的实施方案，所述疏油涂层材料的制备原料包括1
‑
15个氟取代的辛酸和碱性物质，由包括1
‑
15个氟取代的辛酸和碱性物质反应而成。
[0011]根据本专利技术示例性的实施方案，所述疏油涂层材料的制备原料包括全氟辛酸(PFAO)和碱性物质，由PFAO和碱性物质反应而成。
[0012]根据本专利技术的实施方案，所述碱性物质可以为无机碱性化合物、有机碱性化合物等中的至少一种；示例性地，所述碱性物质选自下述化合物中的至少一种：氢氧化钠、乙酸钠、乙醇钠、乙酸铜等。
[0013]示例性地，式(1)所示结构的化合物为全氟辛酸钠，可以由氢氧化钠和全氟辛酸反应制备得到所述全氟辛酸钠。
[0014]根据本专利技术的实施方案，所述疏油涂层材料可以以液体形式存在；例如，所述式(1)所示结构的化合物占疏油涂层材料溶液总质量的0.001wt％
‑
0.25wt％，示例性地为0.001wt％，0.005wt％，0.01wt％，0.05wt％，0.1wt％，0.15wt％，0.2wt％，0.25wt％；优选为0.005wt％。进一步地，所述疏油涂层材料溶液的溶剂可以为挥发性溶剂，例如为乙醇。
[0015]本专利技术还提供一种上述疏油涂层材料的制备方法，所述方法包括：
[0016]将1
‑
15个氟取代的辛酸、碱性物质和挥发性溶剂混合，反应得到疏油涂层材料。
[0017]根据本专利技术的实施方案，1
‑
15个氟取代的辛酸的添加量根据式(1)所示结构的化合物占疏油涂层材料溶液的含量添加。
[0018]根据本专利技术的实施方案，反应体系的温度为15
‑
30℃，优选为25℃，反应时间为5
‑
40min，优选为10min。
[0019]根据本专利技术的实施方案，所述混合为超声分散混合或搅拌混合，使固体物质完全溶解。
[0020]本专利技术还提供了一种疏油涂层，所述疏油涂层为含氟辛酸负离子链疏油层，由上
述疏油涂层材料制备得到。
[0021]根据本专利技术的实施方案，含氟辛酸负离子链疏油层中氟的个数为1
‑
15个。
[0022]根据本专利技术的实施方案，所述疏油涂层与油的接触角不低于120
°
。
[0023]本专利技术还提供一种疏油制品，含有上述疏油涂层。
[0024]根据本专利技术的实施方案，所述疏油制品还本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种疏油涂层材料，其特征在于，所述材料含有式(1)所示结构的化合物：[C7F
m
H
15
‑
m
COO]
n
M
ꢀꢀꢀꢀ
式(1)其中，m选自1
‑
15的整数；M为钠离子或铜离子；n代表M的价态，为1或2。2.根据权利要求1所述的疏油涂层材料，其特征在于，m为15。优选地，所述疏油涂层材料的制备原料包括1
‑
15个氟取代的辛酸和碱性物质。优选地，所述疏油涂层材料的制备原料包括全氟辛酸和碱性物质。优选地，所述式(1)所示结构的化合物占疏油涂层材料溶液总质量的0.001wt％
‑
0.25wt％。3.权利要求1或2所述的疏油涂层材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括：将1
‑
15个氟取代的辛酸、碱性物质和挥发性溶剂混合，反应得到疏油涂层材料。4.一种疏油涂层，其特征在于，所述疏油涂层为含氟辛酸负离子链疏油层，由权利要求1或2所述的疏油涂层材料制备得到。优选地，含氟辛酸负离子链疏油层中氟的个数为1
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：关丽，张美宁，张宇琼，
申请(专利权)人：中国人民大学，
类型：发明
国别省市：