一種超疏水、超親油氟碳樹(shù)脂塊體及制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種疏水塊體樹(shù)脂材料制備方法，特別是一種具有油水分離效果的超疏水、超親油復(fù)合氟碳樹(shù)脂塊體材料，屬于疏水材料領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著石油開(kāi)采以及石油運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展，石油工業(yè)在采油、煉油過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生大量的油料廢水，直接影響飲用水資源和地下水資源、危害人體健康、污染大氣等。油類在運(yùn)輸、加工以及應(yīng)用的過(guò)程中的泄漏以及排放對(duì)環(huán)境的污染也是與日俱增的。尤其是海洋油輪的泄漏，對(duì)海洋造成大面積的污染，嚴(yán)重威脅著海洋生物的生存以及人類的生存環(huán)境。油膜在光照下，會(huì)分解產(chǎn)物中存在很多有害物質(zhì)，使得水中的生物死亡，這些生物會(huì)通過(guò)食物鏈進(jìn)入人體內(nèi)，從而影響人類身體健康。。因此，開(kāi)發(fā)高效、持久的油水分離方式，對(duì)處理海洋油污泄漏以及工業(yè)廢水凈化具有重大意義。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)含油廢水的主要處理方式是有重力沉降、吸附、氣浮、過(guò)濾、生化反應(yīng)、超聲波處理等，但是這些方法耗時(shí)長(zhǎng)、效率低、費(fèi)用高。
[0003]臺(tái)灣的Chih-Feng Wang課題組采用碳納米管和聚二甲基娃氧燒結(jié)合的方式，制備了具有較高油水分離效率聚氨醋海綿(C.F.Wang, S.J.Lin, Acs Appl.Mater.1nterfaces, 5 (2013) 8861-8864)。該海綿的水滴接觸角為162°，與油的接觸角幾乎為0°。在真空泵的作用下，可以有效的吸收水中的油，實(shí)現(xiàn)較高的油水分離效率。張俊平課題組則以正硅酸四乙酯和正十六烷基三甲氧基硅烷為基礎(chǔ)硅源，采用溶膠凝膠法，在聚酯纖維上面制備了超疏水、超親油的油水分離織物，并且該織物可以保持相對(duì)較長(zhǎng)時(shí)間的油水分離效果(L.ffu, J.Zhang, B.Li, A.Wang, J.Colloid InterfaceSci, 413 (2014) 112-117)。劉為民課題組制備的超疏水海綿具有較好的油水分離效率，同時(shí)海綿耐壓性能良好(B.Wang, J.Li, ff.Liang, Y.Zhang, L.Shi, Z.Guo, ff.Liu, Acs Appl.Mater.1nterfaces, 5 (2013) 1827-1839)。以上的制備方式，吸油時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)油的吸收率較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種超疏水、超親油復(fù)合氟碳樹(shù)脂塊體材料及其制備方法，該材料具有較高的油水分離效率和較好的機(jī)械性能。
[0005]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為:一種超疏水、超親油復(fù)合改性氟碳樹(shù)脂及其制備方法，所述樹(shù)脂由以下步驟制備:
[0006](I)于60?90°C下，在六水硫酸鎳溶液中攪拌滴加硼氫化鈉溶液，滴加完畢后，過(guò)濾，得到納米金屬鎳顆粒；
[0007](2)將步驟(I)得到的納米鎳顆粒進(jìn)行間歇性超聲處理、于室溫下干燥，再研磨后得到納米鎳氧化物顆粒；
[0008](3)將步驟(2)得到的納米鎳氧化物顆粒加入到十七氟癸基三乙氧基硅烷(FAS)的乙醇溶液中靜置，得到改性納米鎳顆粒；
[0009](4)將步驟(3)得到的納米鎳顆粒與高分子材料聚偏氟乙烯(PVDF)均勻混合，加入發(fā)泡劑偶氮二甲酰胺后高溫?zé)Y(jié)，得到多孔超疏水、超親油復(fù)合氟碳樹(shù)脂材料。
[0010]其中，步驟(I)中，六水硫酸镲溶液、硼氫化鈉溶液摩爾比為1:1?1:1.7O
[0011]步驟(2)中，間歇性超聲處理時(shí)間為lOmin，工作2s，停止Is ;干燥時(shí)間為48小時(shí)以上。
[0012]步驟(3)中，十七氟癸基三乙氧基硅烷的乙醇溶液的摩爾濃度為0.002?0.00225mol/L ;靜置時(shí)間為3小時(shí)以上。
[0013]步驟(4)，聚偏氟乙烯(PVDF)、改性納米氧化鎳顆粒與發(fā)泡劑的重量比為1: 1.2:0.03 ?1: 1.8:0.03。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的顯著優(yōu)點(diǎn)為:1)改性高分子聚合物與改性納米顆粒相復(fù)合，制備出多孔超疏水、超親油樹(shù)脂塊體材料，使其具備較高的油水分離效率；2)本發(fā)明制備的塊體材料內(nèi)部呈現(xiàn)多孔結(jié)構(gòu)，可以吸收較多的油污；3)經(jīng)過(guò)摩擦磨損以后，新形成的界面仍然具有超疏水、超親油的特性，不影響其正常使用。
[0015]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為本發(fā)明實(shí)例I的水滴接觸角。
[0017]圖2為本發(fā)明實(shí)例I的油滴接觸角。
[0018]圖3為本發(fā)明實(shí)例2的水滴接觸角。
[0019]圖4為本發(fā)明實(shí)例2的油滴接觸角。
[0020]圖5為本發(fā)明實(shí)例3的水滴接觸角。
[0021]圖6為本發(fā)明實(shí)例3的油滴接觸角。
[0022]圖7為本發(fā)明實(shí)例2的油水分離測(cè)試。
[0023]圖8為本發(fā)明實(shí)例2的刀片刮擦后樹(shù)脂表面超疏水現(xiàn)象。
【具體實(shí)施方式】
[0024]本發(fā)明的一種超疏水、超親油氟碳樹(shù)脂塊體材料，該材料由改性納米氧化镲顆粒和PVDF聚合物復(fù)合而成，內(nèi)部具有大范圍多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，對(duì)油、水具有選擇性吸附性，可以實(shí)現(xiàn)油水分離。同時(shí)，經(jīng)過(guò)摩擦磨損以后仍然具有超疏水、超親油的特性。本發(fā)明的一種超疏水、超親油復(fù)合氟碳樹(shù)脂的制備方法包括以下步驟:
[0025](I)將恒溫水浴下對(duì)六水硫酸鎳溶液進(jìn)行攪拌，攪拌保持溫度60?90°C，滴加硼氫化鈉溶液，六水硫酸镲溶液、硼氫化鈉溶液摩爾比為1:1?1:1.7 ;待滴加完畢以后，過(guò)濾，得到納米金屬鎳顆粒；
[0026](2)將步驟(I)制備得到納米鎳顆粒進(jìn)行間歇性超聲處理10min、25°C下干燥48小時(shí)、研磨得到納米鎳氧化物顆粒；
[0027](3)將步驟⑵制備得到納米鎳氧化物顆粒加入到FAS的乙醇溶液中靜置3小時(shí)以上，進(jìn)行納米粒子的低表面能改性，得到改性納米鎳顆粒，其中，F(xiàn)AS的摩爾濃度為0.002 ?0.00225mol/L ；
[0028](4)將步驟(3)制備的納米鎳顆粒與高分子材料PVDF均勻混合，加入發(fā)泡劑(偶氮二甲酰胺)后高溫?zé)Y(jié)，得到多孔超疏水、超親油復(fù)合氟碳樹(shù)脂材料，其中，
米氧化鎳顆粒與發(fā)泡劑的重量比為1:1.2:0.03?1:1.8:0.03。
[0029]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明:
[0030]實(shí)施例1:
[0031](I)配置六水硫酸鎳溶液攪拌保持溫度75°C，滴加硼氫化鈉溶液，，反應(yīng)結(jié)束后過(guò)濾，收集得到氧化鎳納米顆粒。其中，六水硫酸鎳溶液、硼氫化鈉溶液摩爾比為1:1.2 ;
[0032](2)將步驟(I)制備得到納米鎳顆粒進(jìn)行間歇性超聲處理lOmin、均勻后于25°C下干燥48小時(shí)、研磨得到納米镲氧化物顆粒；
[0033](3)將步驟(2)制備得到納米鎳氧化物顆粒加入0.002mol/L的氟硅烷乙醇溶液中，超聲處理1min后，密封一天改性處理；
[0034](4)將步驟(3)制備得到的混合液