[发明专利]一种具有仿生微/纳米分级结构SiO2

说明书

本发明涉及超疏水涂层制备技术领域，具体涉及一种具有仿生微/纳米分级结构SiO₂的超疏水滤料、制备方法及其应用；用低温溶胶‑凝胶法水热技术，以正硅酸四乙酯(TEOS)为前驱体，甲基三乙氧基硅烷(MTES)为改性剂，γ‑氨丙基三乙氧基硅烷(KH‑550)为交联剂，在聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)滤料纤维基体上原位生长具有仿生微/纳米分级结构超疏水SiO₂粒子，形成具有类“荷叶表面”的乳突分级粗糙结构，从而赋予PET滤料超疏水性能，且改性后的超疏水PET滤料具有优异的机械稳定性和优良的自清洗性，改性的PET滤料静态综合过滤性能提升了36.96％，给PET材料提供了优异的疏水性能，且提高其静态综合过滤性能。

技术领域

本发明涉及超疏水涂层制备技术领域，具体涉及一种具有仿生微/纳米分级结构SiO₂的超疏水滤料、制备方法及其应用。

背景技术

钢铁、水泥、矿山等工业作为一个国家的基础性支柱产业，因其高能耗、高污染等问题已经受到广泛关注，特别是可吸入颗粒物(PM)所引起的空气污染已经严重影响了人类的健康。其中，钢铁工业污染物排放的烟气中因污染物种类多、粉尘颗粒物种类多和含水率高成为行业处理的重点。目前，全球各国对工业污染物排放要求越来越严格，传统的静电除尘技术已经很难满足要求，取而代之的是袋式除尘技术。然而，钢铁、水泥、矿山等烟气中高含水率会引起袋式除尘器的滤料出现结露、糊袋现象，从而引发袋式除尘器过滤阻力增大、能耗增加，进一步降低了滤袋强度、使用时长。近年来，研发具有超疏水性能的滤料，从而提高其过滤性能已经得到学者的广泛关注。硅烷偶联剂改性的二氧化硅纳米粒子赋予了PET滤料超疏水性，能够很好的解决袋式除尘器在处理高湿粉尘时的粉尘糊袋、堵塞等问题。

鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本发明。

发明内容

本发明的目的在于如何制备具有超疏水性能的滤料，解决袋式除尘器在处理高湿粉尘时的粉尘糊袋、堵塞的问题，提供了一种具有仿生微/纳米分级结构SiO₂的超疏水滤料、制备方法及其应用。

为了实现上述目的，本发明公开了一种具有仿生微/纳米分级结构SiO₂的超疏水滤料的制备方法，包括以下步骤：

S1：向PET滤料中加入乙醇、去离子水和氨水，磁力搅拌30min得到第一溶液；

S2：将TEOS滴加至乙醇中，磁力搅拌30min得到第二溶液；

S3：将步骤S2中得到的第二溶液滴加至步骤S1中得到的第一溶液中，磁力搅拌6h，陈化后，加入乙醇、去离子水和氨水搅拌30min得到第三溶液；

S4：将MTES滴加至乙醇中，磁力搅拌30min得到第四溶液；

S5：将步骤S4中得到的第四溶液滴加到第一溶液中，磁力搅拌4h，陈化24h得到混合溶液；

S6：将硅烷偶联剂滴加至步骤S4得到的混合溶液中，调节pH值，密封搅拌2h，陈化24h，取出后在60℃下干燥2h得到具有仿生微/纳米分级结构SiO₂的超疏水滤料。

所述步骤S2、S3、S4、S5、S6中的滴加速度均为1滴/s。

所述步骤S3中陈化时间为0～24h。

所述步骤S2中的TEOS质量为1～5g，所述步骤S4中的MTES质量为1～5g，TEOS和MTES的总质量为6g。

所述步骤S6中的硅烷偶联剂为体积比为0.1v％的KH550。

所述步骤S6中调节pH的值为11。

本发明还公开了上述制备方法制得的具有仿生微/纳米分级结构SiO₂的超疏水滤料以及这种超疏水滤料在高湿环境下的袋式除尘器中的应用。