一種具有pH響應性油水分離銅網(wǎng)的制備方法
【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及油水分離銅網(wǎng)的制備方法。
【背景技術】
[0002]油水分離是關系人民生活、經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境安全的重要課題。一方面，隨著工業(yè)的發(fā)展，油品的使用量越來越大，而由于技術落后和管理不善引起的油品水污染情況也頻頻發(fā)生。目前油品的泄露對于生態(tài)環(huán)境的破壞最為嚴重，因此如何處理泄露的油品是人們目前關注的焦點。另一方面，來自紡織、食品加工、金屬冶煉、制皮制革、石油化工等工業(yè)領域產(chǎn)生的大量含油廢水已經(jīng)成為世界范圍的重要污染來源。針對以上這些問題和困難，科學家們一直致力于發(fā)展新的技術與材料進行高效、可控的油水分離。就過濾型材料來說，傳統(tǒng)的過濾材料要么只能分離油中的水(超疏水材料)，要么只能分離水中的油(超親水材料)。而具有響應性的材料可被應用于人為可控的油水分離，如溫度響應、PH響應等，這類材料在人為的條件下就可實現(xiàn)親水與疏水性能的相互轉換。
[0003]就環(huán)境響應性材料來說，其響應性往往是通過接枝嵌段共聚物或不同種類的化合物來實現(xiàn)的，但這些材料或多或少要面臨以下問題:1.成本昂貴、工藝復雜，不利于工業(yè)生產(chǎn)；2.強度太差，材料的壽命和重復使用率低；3.對環(huán)境不友好，對人的健康存在潛在威脅等?？紤]到以上等問題，開發(fā)出廉價、穩(wěn)定的具有環(huán)境響應性的表面在實際應用中具有重大意義。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明要解決現(xiàn)有環(huán)境響應性材料存在成本昂貴、工藝復雜，不利于工業(yè)生產(chǎn)，強度差，對環(huán)境不友好，對人的健康存在潛在威脅的問題，而提供一種具有pH響應性油水分離銅網(wǎng)的制備方法。
[0005]一、制備單組份聚氨酯溶液:
[0006]將單組份聚氨酯與丙酮混合，得到單組份聚氨酯溶液；
[0007]所述的單組份聚氨酯的質量與丙酮的體積比為(0.005?0.1) g:1mL ；
[0008]二、制備無機粒子分散液:
[0009]將S12粒子、T1 2粒子和丙酮超聲混合，得到無機粒子分散液；
[0010]所述的S12粒子與T1 2粒子的質量比為1: (0.33?3);所述的無機粒子分散液中S12粒子和T1 2粒子的總質量百分數(shù)為0.5%?15% ;
[0011 ] 三、噴涂單組份聚氨酯溶液:
[0012]①、采用噴嘴直徑為0.2mm?Imm的噴槍，并調整噴槍的噴嘴與銅網(wǎng)的待噴涂面的距離為1m?20cm，在噴涂壓力為90kPa?300kPa和移動速度為2cm/s?8cm/s的條件下進行噴涂，至銅網(wǎng)的待噴涂面全部均勻噴到單組份聚氨酯溶液；
[0013]②、重復步驟三①4次?8次，得到單面覆有聚氨酯膠層的銅網(wǎng)；
[0014]③、重復步驟三①至②，實現(xiàn)對單面覆有聚氨酯膠層的銅網(wǎng)其余的待噴涂面進行噴涂，完成銅網(wǎng)表面單組份聚氨酯溶液的噴涂，然后在室溫下懸掛待溶劑揮發(fā)，得到表面覆有聚氨酯膠層的銅網(wǎng)；
[0015]四、噴涂無機粒子分散液:
[0016]①、采用噴嘴直徑為0.2mm?Imm的噴槍，并調整噴槍的噴嘴與表面覆有聚氨酯膠層的銅網(wǎng)待噴涂面的距離為1m?20cm，在噴涂壓力為90kPa?300kPa和移動速度為2cm/s?8cm/s的條件下進行噴涂，至表面覆有聚氨酯膠層的銅網(wǎng)待噴涂面全部均勻噴到無機粒子分散液；
[0017]②、重復步驟四①4次?8次，得到單面無機粒子修飾的銅網(wǎng)；
[0018]③、重復步驟四①至②，實現(xiàn)對單面無機粒子修飾的銅網(wǎng)其余的待噴涂面進行噴涂，完成銅網(wǎng)表面無機粒子分散液的噴涂，然后在室溫下固化，得到無機粒子修飾的具有微納米粗糙結構的銅網(wǎng)；
[0019]五、制備聚多巴胺包覆的銅網(wǎng):
[0020]將多巴胺鹽酸鹽與pH值為7.5?14的堿性緩沖溶液混合，得到濃度為0.lg/L?4g/L含有多巴胺鹽酸鹽的堿性緩沖溶液，然后將無機粒子修飾的具有微納米粗糙結構的銅網(wǎng)浸漬于含有多巴胺鹽酸鹽的堿性緩沖溶液中，反應Ih?30h，反應后用水清洗，得到聚多巴胺包覆的銅網(wǎng)；
[0021]六、制備巰基化合物修飾的銅網(wǎng):
[0022]將NaOH水溶液滴加到含有巰基長鏈烷烴和巰基長鏈烷基酸的乙醇溶液中，直至得到pH = 7.5?14的含有巰基長鏈烷烴和巰基長鏈烷基酸的堿性乙醇/水混合溶液，然后將聚多巴胺包覆的銅網(wǎng)浸漬于含有巰基長鏈烷烴和巰基長鏈烷基酸的堿性乙醇/水混合溶液中，在溫度為20°C?80°C下反應Ih?48h，反應后用無水乙醇清洗，晾干，得到巰基化合物修飾的銅網(wǎng)；
[0023]所述的巰基長鏈烷烴的碳鏈長度為6個?30個碳原子；所述的巰基長鏈烷基酸的碳鏈長度為6個?30個碳原子；
[0024]所述的巰基長鏈烷烴與巰基長鏈烷基酸的摩爾比為1: (0.2?5);所述的含有巰基長鏈烷烴和巰基長鏈烷基酸的乙醇溶液中巰基長鏈烷烴和巰基長鏈烷基酸為溶質，無水乙醇為溶劑，溶質的濃度為lmmol/L ;
[0025]七、浸泡:
[0026]將質量百分數(shù)為37.5%的濃鹽酸逐滴滴加到無水乙醇中，直至得到pH = I?6.5的酸性乙醇溶液，將巰基化合物修飾的銅網(wǎng)浸漬于pH值為I?6.5的酸性乙醇溶液中，浸泡時間Ih?24h，浸漬后用水清洗，晾干，得到具有pH響應性油水分離銅網(wǎng)，即完成一種具有pH響應性油水分離銅網(wǎng)的制備方法。
[0027]本發(fā)明的有益效果是:1、本發(fā)明的方法簡單，只需要幾步簡單的噴涂浸泡便可以完成，不需要任何復雜的設備，原料易得，生產(chǎn)周期短，所有的反應過程均在溫和條件下進行
[0028]2.所有原材料和溶劑都是無毒或低毒的，在制備的過程中，唯一需要注意的是溶劑丙酮的使用，丙酮是以噴涂的方式進行使用的，要做好相關的防護措施，除此之外，沒有與其他化學品的直接接觸的過程，就算發(fā)生直接接觸也不會對人身安全產(chǎn)生重大影響。
[0029]3、處理后的銅網(wǎng)具有pH響應性:在堿性條件下可完全被水滴潤濕，在酸性或中性條件下不會被完全潤濕。本方法獲得的銅網(wǎng)因其對中性或酸性液體的水溶液接觸角較大，對堿性水溶液的接觸角為O，從而使其可用于對油水混合物的選擇性分離。
[0030]4、處理后的銅網(wǎng)具有較好的耐久性。該方法制備的pH響應銅網(wǎng)克服了以往制備的油水分離銅網(wǎng)表面力學性能欠佳，使用壽命不長等缺陷，提高了油水分離銅網(wǎng)的耐久性，具有良好的應用前景，制備出的銅網(wǎng)表面即使在經(jīng)過水流反復沖刷后PH響應性基本維持不變。原因如下:
[0031]金屬表面一般存在著吸附水(即使經(jīng)過打磨處理的金屬表面也存在微量的吸附水或金屬氧化物水合物)，單組份聚氨酯其分子中含有異氰基(-N = C = O)和氨基甲酸酯基(-NH-C00-)，在正常環(huán)境下就可在空氣中水分子的作用下完全固化。膠黏劑中-NCO與水反應生成的脲鍵與金屬氧化物之間由于氫鍵而螯合形成酰脲一金屬氧化物絡合物，-NCO基團還能與金屬水合物形成共價鍵，從而增加了膠與銅網(wǎng)間的粘合力；另一方面，親水性的S1jP T1 2本身表面含有豐富的羥基，可與未完全固化的膠黏劑之間形成化學鍵，待膠黏劑在空氣中完全固化后，可牢固地附著在膠體表面，形成穩(wěn)定的微納米粗糙結構。
[0032]除了使用膠黏劑來增加基底與無機粒子的結合強度外，聚多巴胺涂層被用來賦予表面粗糙結構的PH響應性。聚多巴胺涂層可以與多種基底之間形成牢固的結合，且涂層只有在很強的外力下才會被破壞，通過進一步改性接枝在聚多巴胺涂層上的巰基功能性分子也被證明是十分穩(wěn)定的，且耐高低溫，耐溶劑，除非涂層被破壞，否則功能性分子是不會從涂層表面脫落的。
[0033]本