具有親油疏水性的多孔金屬材料及其製備方法與流程

2023-10-05 05:50:49

本發明屬於材料表面功能化改性領域，具體涉及一種具有親油疏水性的多孔金屬材料及其製備方法。

背景技術：

油水分離技術在日常生活及工業生產中有著非常重要的作用，比如在石油化工、海上溢油回收、汙水處理、餐飲、化工精餾分離、醫藥萃取分離等行業有著廣泛的應用。親油疏水材料在油水分離領域具有重要的意義，先進材料的開發可以改進油水分離工藝及裝備，從而改善傳統油水分離方法設備複雜、工藝繁瑣、成本過高的缺點。

目前，親油疏水材料的研究開發常見於海綿材料以及植物纖維類材料等。海綿材料一般較為柔軟、孔徑較小；植物纖維類一般不易成型，不利於回收。在一些特殊的應用領域，開發具有一定強度且較大孔徑的親油疏水材料極為必要。

中國專利cn102886155a公開了一種疏水親油油水分離材料的製備方法，公開了一種具有疏水親油特性的金屬多孔材料的製備方法，但是其製備過程需要兩步浸泡及烘乾工序，工藝較為複雜，生產周期長。因此亟待開發一種製備過程簡單、成本低廉的親油疏水金屬多孔材料的製備方法。

技術實現要素：

針對現有技術的不足，本發明的目的是提供一種具有親油疏水性的多孔金屬材料，親油疏水效果好，壽命長，且具有一定的強度，滲透率比海綿快，本發明還提供其製備方法，工藝簡單，生產周期短，易實現產業化。

本發明所述的具有親油疏水性的多孔金屬材料，將多孔金屬基材浸入到由矽油、矽橡膠和溶劑製成的混合液中，再乾燥固化，得到具有親油疏水性的多孔金屬材料。

其中：

優選的，多孔金屬基材為金屬織物材料或金屬泡沫材料。

優選的，金屬織物材料為不鏽鋼網、銅網、銀網、鋁網、鎳網或由銅、銀、鋁、鎳中的至少兩種組成的合金網。金屬泡沫材料為泡沫銅、泡沫鎳、泡沫鋁、泡沫鐵或泡沫合金中的一種，其中：合金由銅、鎳、鋁或鐵中的至少兩種組成。

優選的，多孔金屬基材的網孔大小為20～500目。

優選的，矽油為甲基矽油、乙基矽油、苯基矽油、甲基乙氧基矽油、甲基含氫矽油或乙基含氫矽油中的一種或多種。矽油是一種價格低廉，工藝成熟穩定的工業產品，無毒且不親水。

矽橡膠為單組分室溫硫化矽橡膠粘結劑。優選的，單組分室溫硫化矽橡膠粘結劑為脫酸型、脫胺型、脫酮肟或脫醇型中的一種或幾種，市售產品。室溫硫化矽橡膠是一種優秀的粘合劑，可以粘結金屬、塑料等多種表面。

優選的，溶劑為苯、甲苯、二甲苯、氯仿、環已烷、乙酸乙酯、乙酸戊酯、乙醚、汽油、煤油、丁酮、月桂醇或石油醚中的一種或幾種。

混合液中矽油的質量百分含量為1～30％，矽橡膠的質量百分含量為0.01～1％。

本發明所述的具有親油疏水性的多孔金屬材料的製備方法，包括以下步驟：

1)將多孔金屬基材清洗乾淨並烘乾；

2)將矽油和矽橡膠溶於溶劑中得到混合液；

3)將步驟1)所得多孔金屬基材浸入到步驟2)所配混合液中浸泡一段時間；

4)將步驟3)中浸泡好的多孔金屬基材取出並乾燥固化，從而得到具有親油疏水性的多孔金屬材料。

步驟3)中所述的浸入為完全浸泡即可。

步驟3)中的浸泡時間為2～48小時，浸泡溫度為5～80℃。

步驟4)中的乾燥固化條件為甩幹再乾燥、吹乾再乾燥或直接乾燥的一種，乾燥溫度為40～100℃，氣氛條件為真空、大氣常壓或惰性氣氛常壓中的一種，時間為2～24小時。

本發明與現有技術相比具有以下優點：

(1)本發明所述的具有親油疏水性的多孔金屬材料，親油疏水效果好，對水的接觸角大於150°，對油類及苯系物的接觸角小於5°，且性能穩定，經過多次循環使用或者浸泡，接觸角性能無明顯變化。

(2)本發明所述的具有親油疏水性的多孔金屬材料壽命長，且與海綿相比具有一定的強度，根據用途及使用環境可以選擇不同孔徑大小的多孔金屬基材，滲透率比海綿快。

(3)本發明溶劑可循環利用，節能減排，生產成本低。

(4)本發明提供一種其製備方法，製備工藝簡單，生產周期短，易實現產業化，所用材料均為目前工業產品，產品工藝穩定，價格低廉。

附圖說明

圖1是本發明實施例1製備的親油疏水性的泡沫鎳材料的掃描電鏡圖片。

圖2是本發明實施例1製備的親油疏水性的泡沫鎳材料對水滴的接觸角圖片。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明做進一步說明。

實施例1

一種具有親油疏水性多孔泡沫鎳，由以下方法製備而成：

1)將100mm*100mm*50mm大小、400目的泡沫鎳表面油汙及雜質清洗乾淨並烘乾；

2)將矽油和矽橡膠溶於甲苯中得到混合液；混合液中矽油的質量百分含量為10％，矽橡膠的質量百分含量為0.05％；

3)將步驟1)所得泡沫鎳完全浸泡到步驟2)所配混合液中浸泡4小時，溫度為30℃；

4)將步驟3)中浸泡好的泡沫鎳取出並甩幹，然後在空氣條件下、50℃乾燥固化5小時從而得到具有親油疏水性的泡沫鎳材料。

實施例1製備的親油疏水性的泡沫鎳材料對水的接觸角達155°，對0號柴油的接觸角為0，對0號柴油的吸油倍率超5g/g，且循環20次吸附/乾燥過程其吸油倍率明顯衰減。

實施例1製備的親油疏水性的泡沫鎳材料的掃描電鏡圖片見圖1，通過圖1可以看出，經過改性處理的多孔金屬材料表面形成了包覆層，說明成功對其表面改性。

實施例1製備的親油疏水性的泡沫鎳材料對水滴的接觸角圖片見圖2，通過圖2可以看出，親油疏水性的泡沫鎳材料對水滴的接觸角達到了155°，具有超疏水性能。

實施例2

一種具有親油疏水性多孔不鏽鋼絲網，由以下方法製備而成：

1)將80目的不鏽鋼絲網表面油汙及雜質清洗乾淨並烘乾；

2)將矽油和矽橡膠溶於乙酸戊酯中得到混合液；混合液中矽油的質量百分含量為30％，矽橡膠的質量百分含量為0.2％；

3)將步驟1)所得不鏽鋼絲網完全浸泡到步驟2)所配混合液中浸泡24小時，溫度為60℃；

4)將步驟3)中浸泡好的不鏽鋼絲網取出，然後在真空條件下、80℃乾燥固化20小時從而得到具有親油疏水性的不鏽鋼絲網材料。

實施例2製備得到的親油疏水性的不鏽鋼絲網材料對水的接觸角達161°，對0號柴油的接觸角為0，在柴油及水兩種溶液反覆交替浸泡10次，所測接觸角無明顯變化。