一種超疏水超親油布料制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種在布料表面構(gòu)筑微納結(jié)構(gòu)，使之具備超疏水超親油性能的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]利用多巴胺對多孔材料進(jìn)行改性并使之具備超疏水性的研宄最近受到廣泛關(guān)注。在材料表面構(gòu)筑微納結(jié)構(gòu)是制備超疏水材料的必要環(huán)節(jié)。然而單純的多巴胺改性很難在材料表面構(gòu)筑微納結(jié)構(gòu)，因此目前已報道的多巴胺的超疏水化改性往往需要摻雜額外的納米粒子來實現(xiàn)微納結(jié)構(gòu)的構(gòu)筑。常用的納米粒子有銀納米粒子、四氧化三鐵納米粒子、二氧化鈦納米粒子、二氧化硅納米粒子以及碳納米管。在此過程中，納米粒子往往先需要使用多巴胺進(jìn)行改性，步驟繁瑣，不利于大規(guī)模使用，并且增加了成本。最近研宄人員發(fā)現(xiàn)通過大幅度提高多巴胺濃度(8 mg ml/1及以上)，可以實現(xiàn)在無需添加納米粒子的情況下在材料表面構(gòu)筑微納結(jié)構(gòu)，最終使材料具有超疏水性。然而，大量的使用多巴胺將導(dǎo)致成本大幅度提高，不利于實際應(yīng)用。因此尋找一種無需要額外納米粒子，同時無需提高多巴胺濃度的方法來構(gòu)筑微納結(jié)構(gòu)顯得尤為重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種無需添加納米粒子，也無需高濃度的多巴胺，采用廉價易得的葉酸作為誘導(dǎo)劑，在常用的多巴胺濃度甚至更低的濃度下實現(xiàn)了布料表面微納結(jié)構(gòu)的構(gòu)筑的超疏水超親油布料制備方法。
[0004]為實現(xiàn)本發(fā)明目的，提供了以下技術(shù)方案:一種超疏水超親油布料制備方法，其特征在于包括以下步驟:
a.將布料清洗干凈后晾干；
b.將鹽酸多巴胺和葉酸溶于水中并攪拌，預(yù)處理后得到均勻的混合溶液；
c.用堿性介質(zhì)調(diào)節(jié)混合溶液pH值后，將清洗晾干后的布料和置于所述混合溶液中，經(jīng)攪拌反應(yīng)后取出得到具備微納結(jié)構(gòu)的布料；
d.將所得布料置于十八胺的乙醇溶液中，反應(yīng)得到超疏水的油水分離布料；
所述的鹽酸多巴胺濃度為0.5-2.0 mg mL-1，葉酸濃度為0.2-1.0 mg ml/1;
所述預(yù)處理溫度為室溫~60°C，預(yù)處理時間為6h~24 ho
[0005]作為優(yōu)選，所述清洗過程為將布料浸于丙酮或乙醇中進(jìn)行超聲清洗；
作為優(yōu)選，堿性介質(zhì)為氫氧化鈉或三羥甲基氨基甲烷，溶液pH范圍為7.5-9.5。
[0006]作為優(yōu)選，布料攪拌反應(yīng)時間為6 h~12 ho
[0007]作為優(yōu)選，十八胺濃度為1~10 mmol L—1，布料在十八胺溶液中的浸漬時間為12h~24ho
[0008]上述制備方法中，所述布料為滌綸或棉布。
[0009]本發(fā)明有益效果:通過本發(fā)明改性后的布料，表面具備明顯的層級結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步疏化處理后(十八胺處理)，布料可以實現(xiàn)超疏水性和超親油性。該方法成本低，步驟簡單，反應(yīng)條件溫和，因此利于放大生產(chǎn)，并且超疏水性能穩(wěn)定，在油水分離、防水材料、自清潔材料方面有潛在應(yīng)用價值。
【附圖說明】
[0010]圖1為原始布料表面形貌電子顯微鏡圖。
[0011]圖2為普通多巴胺改性布料表面形貌電子顯微鏡圖。
[0012]圖3為實施例1制備的超疏水超親油布料表面形貌電子顯微鏡圖片。
[0013]圖4為實施例1制備的超疏水超親油布料與水的接觸角照片。
[0014]圖5為實施例1制備的超疏水超親油布料與甲苯的接觸角照片。
[0015]圖6為實施例2制備的超疏水超親油布料表面形貌電子顯微鏡圖片。
[0016]圖7為實施例2制備的超疏水超親油布料與水的接觸角照片。
[0017]圖8為實施例3制備的超疏水超親油布料表面形貌電子顯微鏡圖片。
[0018]圖9為實施例3制備的超疏水超親油布料與水的接觸角照片。
[0019]圖10為實施例4制備的超疏水超親油布料表面形貌電子顯微鏡圖片。
[0020]圖11為實施例4制備的超疏水超親油布料與水的接觸角照片。
[0021]圖12為實施例5制備的超疏水超親油布料表面形貌電子顯微鏡圖片。
[0022]圖13為實施例5制備的超疏水超親油布料與水的接觸角照片。
【具體實施方式】
[0023]十八胺濃度為1~10 mmol L-1 實施例1:制備超疏水超親油布料
(1)將布料(滌綸)置于乙醇中超聲處理30min；
(2)將0.2g鹽酸多巴胺和0.1g葉酸溶于100 mL水中，并于60°C下攪拌6h ；
(3)用氫氧化鈉調(diào)節(jié)上述混合溶液pH值為8，之后將清洗后的布料加入并室溫攪拌9h后得到表面具備明顯層級結(jié)構(gòu)的布料(如圖3所示)。
[0024](4)將布料取出，乙醇清洗后，置于十八胺的乙醇溶液中，十八胺濃度為10 mmolL—1，反應(yīng)24h后，取出得到超疏水超親油布料，水接觸角為162° (如圖4所示)，甲苯接觸角為0° (如圖5所示)。
[0025]實施例2:制備超疏水超親油布料
(1)將布料(棉料)置于丙酮中超聲處理30min；
(2)將0.1 g鹽酸多巴胺和0.1g葉酸溶于10mL水中，并于50°C下攪拌6h ；
(3)用氫氧化鈉調(diào)節(jié)上述混合溶液pH值為9，之后將清洗后的布料加入并室溫攪拌12h，得到表面具有均勻致密微納結(jié)構(gòu)的布料(如圖6所示)；
(4)將布料取出，乙醇清洗后，置于十八胺的乙醇溶液中，十八胺濃度為15mmol ?Λ反應(yīng)24 h后，取出得到超疏水超親油布料，超疏水接觸角為160° (如圖7所示)。
[0026]實施例3:制備超疏水超親油布料
(1)將布料(滌綸80%，棉20%)置于丙酮中超聲處理40min；
(2)將0.1 g鹽酸多巴胺和0.05 g葉酸溶于80 mL水中，并于30°C下攪拌12 h ;
(3)用三羥甲基氨基甲烷調(diào)節(jié)上述混合溶液pH值為8.5，之后將清洗后的布料加入并室溫攪拌24 h，得到表面具有微納結(jié)構(gòu)的布料(如圖8所示)。
[0027](4)將布料取出，乙醇清洗后，置于十八胺的乙醇溶液中，十八胺濃度為20 mmolΙΛ反應(yīng)24 h后，取出得到超疏水超親油布料，水接觸角為152° (如圖9所示)，油接觸角為
O0o
[0028]實施例4:制備超疏水超親油布料
(1)將布料(滌綸80%，棉20%)置于丙酮中超聲處理40min；
(2)將0.05 g鹽酸多巴胺和0.02 g葉酸溶于100 mL水中，并于30°C下攪拌6 h ；
(3)用三羥甲基氨基甲烷調(diào)節(jié)上述混合溶液pH值為8.0，之后將清洗后的布料加入并室溫攪拌24 h，得到表面具有微納結(jié)構(gòu)的布料(如圖10所示)。
[0029](4)將布料取出，乙醇清洗后，置于十八胺的乙醇溶液中，十八胺濃度為20 mmolΙΛ反應(yīng)24 h后，取出得到超疏水超親油布料，水接觸角為151° (如圖11所示)，油接觸角為O。。
[0030]實施例5:制備超疏水超親油布料
(1)將布料(滌綸80%，棉20%)置于乙醇中超聲處理40min；
(2)將0.1 g鹽酸多巴胺和0.02 g葉酸溶于100 mL水中，并于25°C下攪拌9 h ;
(3)用三羥甲基氨基甲烷調(diào)節(jié)上述混合溶液pH值為8.2，之后將清洗后的布料加入并室溫攪拌24 h，得到表面具有微納結(jié)構(gòu)的布料(如圖12所示)。
[0031](4)將布料取出，乙醇清洗后，置于十八胺的乙醇溶液中，十八胺濃度為15 mmolL—1，反應(yīng)24 h后，取出得到超疏水超親油布料，水接觸角為155° (如圖13所示)，油接觸角為O。。
[0032]本發(fā)明實驗結(jié)果顯示，在較低的多巴胺濃度下，無需添加納米粒子就可以實現(xiàn)布料表面微納結(jié)構(gòu)的構(gòu)筑，較前人方法更加簡便，成本更低。引入疏水基團后，水接觸角均大于150°，均具備超疏水性和超親油性。此外，此制備過程適用溫度范圍廣，從室溫到60°C均可，操作步驟簡單，條件溫和，因而適合大規(guī)模制備。
【主權(quán)項】
1.一種超疏水超親油布料制備方法，其特征在于包括以下步驟: a.將布料清洗干凈后晾干； b.將鹽酸多巴胺和葉酸溶于水中并攪拌，預(yù)處理后得到均勻的混合溶液； c.用堿性介質(zhì)調(diào)節(jié)混合溶液pH值后，將清洗晾干后的布料和置于所述混合溶液中，經(jīng)攪拌反應(yīng)后取出得到具備微納結(jié)構(gòu)的布料； d.將所得布料置于十八胺的乙醇溶液中，反應(yīng)得到超疏水的油水分離布料； 所述的鹽酸多巴胺濃度為0.5-2.0 mg mL-1，葉酸濃度為0.2-1.0 mg ml/1; 所述預(yù)處理溫度為室溫~60°C，預(yù)處理時間為6h~24 ho
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超疏水超親油布料制備方法，其特征在于所述清洗過程為將布料浸于丙酮或乙醇中進(jìn)行超聲清洗； 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超疏水超親油布料制備方法，其特征在于堿性介質(zhì)為氫氧化鈉或三羥甲基氨基甲烷，溶液pH范圍為7.5-9.5。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超疏水超親油布料制備方法，其特征在于布料攪拌反應(yīng)時間為6 h~12 h。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超疏水超親油布料制備方法，其特征在于十八胺濃度為1~10 mmol L_\布料在十八胺溶液中的浸漬時間為12h~24h。
【專利摘要】一種超疏水超親油布料制備方法，其特征在于包括以下步驟：a.將布料清洗干凈后晾干；b.將鹽酸多巴胺和葉酸溶于水中并攪拌，預(yù)處理后得到均勻的混合溶液；c.用堿性介質(zhì)調(diào)節(jié)混合溶液pH值后，將清洗晾干后的布料和置于所述混合溶液中，經(jīng)攪拌反應(yīng)后取出得到具備微納結(jié)構(gòu)的布料；d.將所得布料置于十八胺的乙醇溶液中，反應(yīng)得到超疏水的油水分離布料；所述的鹽酸多巴胺濃度為0.5~2.0mg mL-1，葉酸濃度為0.2~1.0mg mL-1；所述預(yù)處理溫度為室溫~60oC，預(yù)處理時間為6h~24h。該方法成本低，步驟簡單，反應(yīng)條件溫和，因此利于放大生產(chǎn)，并且超疏水性能穩(wěn)定，在油水分離、防水材料、自清潔材料方面有潛在應(yīng)用價值。
【IPC分類】D06M13-328, D06M13-368, D06M101-06, D06M13-355, D06M101-32
【公開號】CN104831534
【申請?zhí)枴緾N201510099419
【發(fā)明人】邵路, 王振興
【申請人】哈爾濱工業(yè)大學(xué)宜興環(huán)保研究院
【公開日】2015年8月12日
【申請日】2015年3月6日