[发明专利]具有超疏水/超亲油性能的油水分离结构及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种具有超疏水/超亲油性能的油水分离结构及其制备方法和应用，油水分离结构的制备方法包括以下步骤：将所述纳米超疏水涂料添加剂均匀分散在涂料中，得到改性超疏水涂料，将改性超疏水涂料覆盖在分离基板上，形成厚度为10～50μm的改性超疏水涂层，干燥，得到所述油水分离结构。本发明的油水分离结构能够快速对油水进行分离，具有良好的超疏水/超亲油性、可连续工作、可循环使用。本发明直接对金属网、海绵、布料等进行喷涂，无需对其进行预处理。对喷涂对象的尺寸、形状无特殊要求，可根据实际需要任意设计外形及规模。

技术领域

本发明属于超疏水材料技术领域，具体来说涉及一种具有超疏水/超亲油性能的油水分离结构及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，频繁发生的海洋溢油事件以及生产生活造成的含油废水等对宝贵的水资源和环境造成了严重的破坏。为了保护环境和资源的最大化重复利用，把油和水通过特殊手段进行分离、回收、再利用是一项环保节约的工程，也是一项利国利民的重要举措。

目前工业上油水分离主要是根据水和油的密度差或者化学性质不同，利用重力沉降原理完成油分和水分的分离。其主要方法有重力法、离心法、电脱法、气浮法和吸附法等。但以上方法存在分离效果差、设备结构复杂、后期处理麻烦等不足。

具有特殊浸润性的油水分离材料因其高效的油水分离性能引起了人们的广泛关注。但现有的制备特殊浸润性的界面的方法存在一定的不足，如制备工艺复杂、成本较高、使用性能差、材料附着力低、机械强度耐久性不够等。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种具有超疏水/超亲油性能的油水分离结构的制备方法。

本发明的目的是提供上述制备方法获得的油水分离结构。

本发明的目的是提供上述油水分离结构在提高油水分离效率中的应用。

本发明的目的是提供上述油水分离结构的使用方法。

在油水分离结构中使用有纳米超疏水涂料添加剂，本发明的目的在于提供一种纳米超疏水涂料添加剂的制备方法，该制备方法简单方便，可规模化生产纳米超疏水涂料添加剂。本发明的制备方法是利用低表面能偶联剂对纳米材料表面进行化学修饰，具体是通过一步合成法，将有机基团引入到纳米材料表面，从而得到接触角大于150°滚动角小于5°的纳米超疏水涂料添加剂。

本发明的另一目的是提供上述制备方法获得的纳米超疏水涂料添加剂。

本发明的另一目的是提供上述纳米超疏水涂料添加剂在涂料中的应用，该超疏水添加剂与商业涂料具有很好的相容性，所得超疏水涂料牢固、耐高温、耐酸碱、耐腐蚀并具有良好的抗紫外性能。

本发明的目的是通过下述技术方案予以实现的。

一种纳米超疏水涂料添加剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，将纳米材料与溶剂均匀混合，得到溶液A，其中，所述溶液A中纳米材料的浓度为0.1～5mg/mL，所述纳米材料为ZnO、Al₂O₃、Cu₂O、SiO₂、TiO₂、碳纳米管、无定形碳、石墨烯或勃姆石，所述溶剂为乙醇、异丙醇、丙酮、二甲苯、二甲基亚砜、甲苯、石油醚中的一种以上；

在所述步骤1中，所述纳米材料与溶剂均匀混合的方法为：将纳米材料与溶剂混合后超声或搅拌5～15min。