[发明专利]耐久且具自修复性能的pH响应型智能超浸润织物的制备方法及其应用

说明书

耐久且具自修复性能的pH响应型智能超浸润织物的制备方法，将全氟辛酸与钛酸丁酯混合，加入水和乙醇，得到PFOA/钛酸丁酯溶液；将锐钛矿型TiO₂加入到无水乙醇中，并加入PFOTS，得到混合液，然后将羟基化的织物浸泡于混合液，搅拌均匀，并加入PFOA/钛酸丁酯溶液，搅拌均匀；干燥即可。本发明制备过程简单，反应条件温和，易于实现，不需要苛刻的反应条件和复杂的反应设备。多孔织物的孔隙度较高和比表面高，以多该孔织物为基底，通过表面低表面能化合物PFOA和PFOTS的修饰以及基于TiO₂颗粒的微纳米粗糙度的构建，使改性织物的表面能降低，表面粗糙度增大，从而得到具有自修复性的pH响应型超疏水材料。

技术领域

本发明属于智能型超浸润材料的制备及应用技术领域，具体涉及一种耐久且具自修复性能的pH响应型智能超浸润织物的制备方法及其应用。

背景技术

随着经济的快速发展及工业化进程的加快，各种工业含油废水和工业化学品的排放日益频繁，对生态环境及人类健康均造成了极大的威胁。因此，如何高效地分离油水混合物成为全球性的挑战，引起了广泛的关注。近年来，基于先进的界面科学和仿生学所开发的具有特殊润湿性能的超浸润功能材料，如超疏水性-超亲油性材料、超亲水性-超疏油性材料等，为油水混合物的分离提供了有效方法。通常，这种特异浸润型材料可分为三类：“除油”型材料、“除水”型材料以及可切换表面润湿性能的智能型材料。“除油”材料是指表面具有超疏水-超亲油性能的材料，可用于含油废水的净化；而“除水”材料是指表面具有超亲水-超疏油性能的材料，通常用于含水油的纯化。智能可转换润湿性材料是一类表面润湿性可根据外部刺激，如pH值，光照，温度及电场等切换和控制的材料，能够实现复杂环境下的油水混合物的选择性分离。

目前，大量的仿生超润湿材料已经通过不同的方法，如刻蚀，电沉积，层层自组装，化学气相沉积和静电纺丝法等制备得到，并在自清洁，防水，除雾，防粘附，油水分离等领域，展现出广阔的应用前景。然而，迄今为止，这些超润湿材料在油水分离领域并未得到真正的规模化应用，其主要原因有材料的耐久性和机械稳定性相对较差，其表面性能易受外界环境污染及损坏，因此难以适应实际的应用环境，使用寿命较短。另外，这些材料大都仅具有单一的浸润模式，难以处理复杂环境下的油水混合物，在应用中缺乏灵活性。基于以上现状，制备耐久且具刺激响应型的智能超润湿材料成为本领域研究热点。这类材料表面的浸润性可随外界刺激而切换，因此可应用于复杂油水混合物的有效分离，便于实现分离过程的自动化与远程控制，是油水分离领域的良好候选材料。

近年来，已开发出多种具有润湿性能可控的智能型多功能超浸润材料，其表面形貌及化学性质可根据光、pH值、电场、温度、溶剂和磁场等外部刺激发生变化，由此实现其表面润湿性能的精确控制。其中，pH响应型智能材料由于其响应速度快、操作方便、无需额外修饰即可恢复其超浸润性而得到了广泛的关注。目前，关于pH响应型超浸润材料的报道很多，但大部分材料只能实现两种极端亲疏性间的有限次转换。此外，具有良好耐久性及自修复性，同时涉及原位pH响应及可用于优化各种工业操作的智能超浸润材料的报道也很少见。

发明内容

本发明针对上述现有技术的不足，目的在于提供一种耐久且具自修复性能的pH响应型智能超浸润织物的制备方法及其应用。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

耐久且具自修复性能的pH响应型智能超浸润织物的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、将全氟辛酸与钛酸丁酯混合，然后加入水和乙醇，超声分散后加热下搅拌均匀，得到PFOA/钛酸丁酯溶液；

步骤二、将锐钛矿型TiO₂加入到无水乙醇中，并加入PFOTS，得到混合液，然后将羟基化的织物浸泡于混合液，超声分散后加热下搅拌均匀，并加入PFOA/钛酸丁酯溶液，加热下搅拌均匀；

步骤三、将步骤二得到的改性织物干燥，得到耐久且具自修复性能的pH响应型智能超浸润织物。