应用于含油污水处理的聚四氟乙烯纤维超疏水改性方法技术

本发明专利技术属于材料改性技术领域，具体涉及应用于含油污水处理的聚四氟乙烯纤维超疏水改性方法。首先采用酸性溶液对聚四氟乙烯(PTFE)进行炭化处理，使纤维表面分布大量的微孔，以增加纤维的比表面积和储油性能，其次利用正硅酸乙酯酸性条件下水解作用在纤维表面沉淀大量的二氧化硅粒子，增加纤维表面的粗糙度，最后结合化学接枝共聚技术，以甲基丙烯酸烷基酯作为接枝单体，配合引发剂和溶胀剂，对纤维进行接枝改性处理，极大的降低纤维的表面能，从而赋予聚四氟乙烯纤维超疏水和强化亲油特性。经过此方法处理所得聚四氟乙烯纤维具有含油污水高效处理的工业应用价值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及材料改性
，尤其涉及含油污水处理的聚四氟乙烯纤维超疏水改性方法。
技术介绍
含油工业废水组分复杂、处理难度大，研究和开发新型的高效的吸附材料已经引起人们的高度重视。而围绕超疏水性和强吸油性能所研究开发的新型吸附材料，虽然对含油污水中的油性物质有一定的吸附性能的提高，但是复杂的制造工艺、高昂的制造成本、以及有限的适用条件大大的限制了其应用。相反，以低成本材料为基体，对其进行结构和功能的改性，赋予其超疏水和强亲油性能，已然成为当下针对含油污水处理新型吸附材料的研究热点。正硅酸乙酯水解反应在酸性或者碱性条件下均可发生，酸或者碱在该水解反应中起到催化作用，决定水解反应速率。以酸作为催化剂反应较平缓，生产易控制，同时在弱酸性条件下，正硅酸乙酯水解析出SiO2。此外，正硅酸乙酯水解为放热过程，在室温条件下即可发生，同时有乙醇生成，可以适当升温以加快水解反应速率，但是温度不宜过高，当温度高于乙醇沸点，反应体系易形成暴沸。同时，正硅酸乙酯不溶于水，因此水解反应需要在有机溶剂中进行，通常采用醇类、酯类等，例如乙醇、异丙醇或他们的混合物。接枝共聚是一种聚合物化学改性方法，是改变大分子链上的原子或者原子团的种类及其结合方式的一种改性方法。通过接枝共聚，改变聚合物大分子的化学结构，可以将亲水的和亲油的、酸性的和碱性的、塑性的、高弹性的以及互不相容的两种链段键接在一起，从而改善材料的性能，赋予其新的性能。其中，化学接枝是指利用化学试剂即引发剂分解产生自由基，与接枝基体结合生成活性接枝点，然后接枝单体再与接枝点聚合，形成接枝产物。化学接枝改性具有工艺简单，对设备及环境要求低，改性性能稳定，无污染等优点，被广泛应用于聚合物的接枝改性。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种性能优异可靠、工艺简单灵活的聚四氟乙烯纤维超疏水的方法。为解决上述问题，本专利技术所述的应用于含油污水处理的聚四氟乙烯纤维超疏水改性方法，包括以下步骤：步骤一：将预清洗处理后的聚四氟乙烯纤维置于一定20wt％-60wt％的硫酸溶液中，在60-70℃下恒温1-2小时，取出后用去离子水冲洗，并在恒温箱中烘干备用；步骤二：纤维炭化处理：以氮气作为保护气，在间歇式炭化炉内，首先升温至250-300℃保温10-20分钟，然后对聚四氟乙烯纤维进行炭化处理，控制炭化时间30-60分钟，随后降温冷却取出；步骤三：将炭化处理后的聚四氟乙烯纤维置于含有50wt％-70wt％的异丙醇溶液中10-30分钟，恒温烘干备用；步骤四：先配置正硅酸乙酯水解溶液，按体积比正硅酸乙酯：去离子水：0.1mol/L的稀盐酸：异丙醇＝(1-1.5):(4-6):(1-2):(4-6)先将正硅酸乙酯和异丙醇添加到去离子水中并不断搅拌，再将稀盐酸逐滴加入其中；再将步骤三所得的聚四氟乙烯纤维浸泡于过量的正硅酸乙酯水解溶液中,反应3-5小时后，得到二氧化硅粒子沉降聚四氟乙烯纤维，取出，用去离子水冲洗2-3次；步骤五：引发溶液配制：将去离子水在恒温搅拌器中预加热到60-80℃，向其中逐滴添加占去离子水质量1％-5％的引发剂和0.5％-2％稳定剂，不断搅拌，直至形成均匀的乳液；步骤六：将步骤四所得的二氧化硅粒子沉降聚四氟乙烯纤维转移至过量的引发溶液中，于60-80℃恒温浸泡1-2小时后，向引发溶液中添加占引发溶液质量3％-5％的甲基丙烯酸烷基酯，150-200rpm转速下搅拌反应3-6小时；步骤七：将步骤六所得产物依次利用无水乙醇和去离子水冲洗，在恒温箱烘干，得到超疏水改性聚四氟乙烯纤维。步骤一所述的纤维预清洗处理为：先将聚四氟乙烯纤维在丙酮溶液和无水乙醇溶液中浸泡2-3小时，再转移到去离子水中超声波清洗30-40分钟，最后在恒温箱中50-60℃条件下烘干8-12小时。步骤一中所述的恒温箱烘干温度为50-60℃，烘干时间为6-10小时。步骤三中所述的恒温箱烘干时间为4-8小时，烘干温度为50-60℃。步骤五中所述的引发剂为选自过氧化苯甲酰、过氧化十二酰、偶氮二异丁腈中的一种；步骤五中所述的稳定剂为聚山梨酯80和甲苯。步骤六中所述的甲基丙烯酸烷基酯为甲基丙烯酸丁酯(BMA)或者甲基丙烯酸十二酯(LMA)。步骤七中所述的冲洗次数为3-4次，恒温箱温度为50-60℃，烘干时间为10-12小时。有益效果：本专利技术提供了一种应用于含油污水处理的聚四氟乙烯纤维超疏水改性方法。首先酸性溶液对聚四氟乙烯(PTFE)进行炭化处理，使纤维表面分布大量的微孔，以增加纤维的比表面积和储油性能，其次利用正硅酸乙酯酸性条件下水解作用在纤维表面沉淀大量的二氧化硅粒子，增加纤维表面的粗糙度，最后结合化学接枝共聚技术，以甲基丙烯酸烷基酯作为接枝单体，配合引发剂和溶胀剂，对纤维进行接枝改性处理，极大的降低纤维的表面能，从而赋予聚四氟乙烯纤维超疏水和强化亲油特性。本专利技术所述的纤维超疏水改性方法工艺简单灵活，材料成本低廉无毒性，超疏水和强亲油性能稳定可靠，对实验设备要求低。结合后处理过程将其编织成纤维网或者纤维布，适用于处理多种复杂的含油污水，具有广泛的应用前景。附图说明图1为聚四氟乙烯纤维超疏水改性的工艺流程图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术做进一步说明。实施例1：过氧化苯甲酰引发，甲基丙烯酸丁酯(BMA)接枝聚四氟乙烯纤维超疏水改性。步骤一：称取250g聚四氟乙烯纤维，首先对其进行如下清洗处理，去除聚四氟乙烯纤维表面原有的油性物质和其他杂质：1>依次浸泡于丙酮溶液(国药集团化学试剂有限公司)和无水乙醇中各2小时；2>转移至去离子水中超声波清洗40分钟；3>将清洗处理后的聚四氟乙烯纤维在恒温箱中50℃条件下烘8小时，备用。将预清洗处理后的聚四氟乙烯纤维浸泡在20％的硫酸溶液中，在70℃下恒温1小时，取出后用去离子水冲洗3次，并在恒温箱中，50℃下烘干8小时。步骤二：将步骤一所得聚四氟乙烯纤维置于间歇式炭化炉中，氮气保护下，升温至270℃并保持恒温10分钟后，对聚四氟乙烯纤维进行炭化处理，控制碳化时间30分钟，然后降温冷却取出备用；步骤三：将炭化处理后的聚四氟乙烯纤维置于含有50％-70％异丙醇(国药集团化学试剂有限公司)的水溶液中浸泡30分钟后，50℃恒温烘干6小时；步骤四：将步骤三所得的聚四氟乙烯纤维转移至正硅酸乙酯(国药集团化学试剂有限公司)、去离子水、稀盐酸、异丙醇按体积比1:4:1:4配制的正硅酸乙酯水解溶液中，待正硅酸乙酯水解反应3小时后，将纤维取出，用去离子水反复冲洗3次；步骤五：将添加有1L去离子水的烧杯置于恒温搅拌器中加热至70℃，向其中滴加3％过氧化苯甲酰(国药集团化学试剂有限公司)、1％的聚山梨酯80(国药集团化学试剂有限公司)和1％的甲苯(国药集团化学试剂有限公司)，300rpm低速搅拌混合均匀，得到引发溶液；步骤六：将步骤五所得的二氧化硅粒子沉降聚四氟乙烯纤维在引发溶液中70℃恒温浸泡1小时后，向引发溶液中添加3％甲基丙烯酸丁酯(BMA)(国药集团化学试剂有限公司)，150rpm转速下搅拌反应3小时；步骤七：超疏水改性后的聚四氟乙烯纤维依次用无水乙醇和去离子水冲洗4次，在恒温箱中50℃烘干10小时。在此条件下得到的甲基丙烯酸丁酯超疏水聚四氟乙烯纤维表面出现少量的微孔，纤本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种应用于含油污水处理的聚四氟乙烯纤维超疏水改性方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤一：将预清洗处理后的聚四氟乙烯纤维置于20wt％～60wt％的硫酸溶液中，在60～70℃下恒温1～2小时，取出后用去离子水冲洗，并在恒温箱中烘干备用；步骤二：纤维炭化处理：以氮气作为保护气，在间歇式炭化炉内，首先升温至250‑300℃保温10‑20分钟，然后对步骤一的聚四氟乙烯纤维进行炭化处理，控制炭化时间30‑60分钟，随后降温冷却取出；步骤三：将炭化处理后的聚四氟乙烯纤维置于含有50wt％‑70wt％的异丙醇溶液中10‑30分钟，恒温烘干备用；步骤四：先配置正硅酸乙酯水解溶液，按体积比正硅酸乙酯：去离子水：0.1mol/L的稀盐酸：异丙醇＝(1‑1.5):(4‑6):(1‑2):(4‑6)的比例，先将正硅酸乙酯和异丙醇添加到去离子水中并不断搅拌，再将稀盐酸逐滴加入其中；然后将步骤三所得的聚四氟乙烯纤维浸泡于过量的正硅酸乙酯水解溶液中,反应3‑5小时后，得到二氧化硅粒子沉降聚四氟乙烯纤维，取出，用去离子水冲洗2‑3次；步骤五：配制引发溶液：将去离子水在恒温搅拌器中预加热到60‑80℃，向去离子水中逐滴添加占去离子水质量1％‑5％的引发剂和0.5％‑2％稳定剂，不断搅拌，直至形成均匀的乳液；步骤六：将步骤四所得的二氧化硅粒子沉降聚四氟乙烯纤维转移至过量的引发溶液中，于60‑80℃恒温浸泡1‑2小时后，向引发溶液中添加占引发溶液质量3％‑5％的甲基丙烯酸烷基酯，150‑200rpm转速下搅拌反应3‑6小时；步骤七：将步骤六所得产物依次利用无水乙醇和去离子水冲洗，在恒温箱烘干，得到超疏水改性聚四氟乙烯纤维。...

【技术特征摘要】
1.一种应用于含油污水处理的聚四氟乙烯纤维超疏水改性方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤一：将预清洗处理后的聚四氟乙烯纤维置于20wt％～60wt％的硫酸溶液中，在60～70℃下恒温1～2小时，取出后用去离子水冲洗，并在恒温箱中烘干备用；步骤二：纤维炭化处理：以氮气作为保护气，在间歇式炭化炉内，首先升温至250-300℃保温10-20分钟，然后对步骤一的聚四氟乙烯纤维进行炭化处理，控制炭化时间30-60分钟，随后降温冷却取出；步骤三：将炭化处理后的聚四氟乙烯纤维置于含有50wt％-70wt％的异丙醇溶液中10-30分钟，恒温烘干备用；步骤四：先配置正硅酸乙酯水解溶液，按体积比正硅酸乙酯：去离子水：0.1mol/L的稀盐酸：异丙醇＝(1-1.5):(4-6):(1-2):(4-6)的比例，先将正硅酸乙酯和异丙醇添加到去离子水中并不断搅拌，再将稀盐酸逐滴加入其中；然后将步骤三所得的聚四氟乙烯纤维浸泡于过量的正硅酸乙酯水解溶液中,反应3-5小时后，得到二氧化硅粒子沉降聚四氟乙烯纤维，取出，用去离子水冲洗2-3次；步骤五：配制引发溶液：将去离子水在恒温搅拌器中预加热到60-80℃，向去离子水中逐滴添加占去离子水质量1％-5％的引发剂和0.5％-2％稳定剂，不断搅拌，直至形成均匀的乳液；步骤六：将步骤四所得的二氧化硅粒子沉降聚四氟乙烯纤维转移至过量的引发溶液中，于60-80℃恒温浸泡1...

【专利技术属性】
技术研发人员：白志山，王炳捷，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
国别省市：上海;31