增强型吸油膜材料、组件及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种增强型吸油膜材料、组件及其制备方法，该增强型吸油膜材料，包括管状支撑体和包覆于管状支撑体外侧的吸油功能层；管状支撑体两端以内的位置分布着多个孔；吸油功能层为表面涂覆有聚合物层的无纺布。该材料吸油性能好，支撑性强，可以负压抽吸的方式连续使用，吸油效率高。其制备方法为将无纺布用碱溶液预处理后，在其表面两次涂覆组成为溶剂、石墨烯、聚偏氟乙烯、成孔剂和无机粒子的铸膜液，经固化、萃取干燥后得到吸油功能层，将吸油功能层包覆在增强体的多孔区，得到增强型吸油膜材料。制备方法简单，易于操作。增强型吸油膜材料组件在框架上加了悬浮物，使其能漂浮在水面，施加负压后能实现连续吸油。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及吸油材料领域，特别是涉及一种增强型吸油膜材料、组件及其制备方法。
技术介绍
近年来，石油泄漏、工业油性有机溶剂及废水、废弃液的泄漏，对海洋、河流以及水上生态系统造成了灾难性的危害。如何快速去除水上浮油，减少含油废水污染问题已经受到全世界的关注。传统的吸油材料包括木棉、膨润土、纸浆等，虽然他们被广泛用于实际应用中，但因其吸油效率低、油水选择性差、保油能力弱等缺点，仍无法满足环境治理的要求。为了解决传统吸油材料的不足，人们正致力于研究新型吸油材料，代表性的有吸油树脂、吸油纤维、以及多孔聚合物基石墨烯吸油材料等。Zha等用非溶剂扩散法，使甲醇或水扩散到聚偏氟乙烯，后文缩写为PVDF，与石墨烯的二甲基甲酰胺，后文缩写为DMF，分散液中获得PVDF/石墨烯凝胶，再用水替换出凝胶中的DMF，经过真空冻干后获得超疏水超亲油PVDF/石墨烯无皮多孔材料，来源于，期刊《碳》，2011年第49卷第49期第5166-5172页刊登的文章聚偏氟乙烯/石墨烯多孔材料；即Superhydrophobicpolyvinylidenefluoride/grapheneporousmaterials[J].Carbon,2011,49(49):5166-5172。Nguyen等通过浸渍法将石墨烯涂覆与三聚氰胺海绵，并用聚二甲基硅氧烷表面处理，成功制备出超疏水超亲油性海绵基石墨烯材料，其吸附量最大可达自重的165倍，来源于期刊《能源与环境科学》2012年第5卷第7期第7908-7912页刊登的论文：利用简易涂覆法制备超疏水超亲油性石墨烯基海绵，即Superhydrophobicandsuperoleophilicpropertiesofgraphene-basedspongesfabricatedusingafaciledipcoatingmethod[J].Energy&EnvironmentalScience,2012,5(7):7908-7912。王子涛等将三聚氰胺海绵浸渍于氧化石墨烯分散液中，并用水合肼在线还原制得还原氧化石墨烯基三聚氰胺海绵，缩写为GROME，该海绵具有超疏水超亲油特性，且对油品吸附量达到56-127g/g，来源于期刊《高等学校化学学报》2014年第11卷第11期第2410-2417页刊登的论文还原氧化石墨烯基三聚氰胺海绵的制备与吸附性能。专利CN103521199A公开了一种中空管状复合吸油材料的制备方法，该方法以中空管状多孔聚合物材料为基质层，通过浸渍涂覆法将石墨烯涂覆于基质层表面所制得。该方法制得的中空管装复合吸油材料对三氯乙烯、煤油、柴油的最大静态吸附量分别为169.4g/g、97.2g/g、88.6g/g。这些聚合物基石墨烯吸油材料具有油水选择性好，吸油效率高，储油量大等特点，其性能远远超过了传统的吸油材料。但这些吸油材料的吸油方式都是依靠自身吸附，吸附的过程是间歇性过程，仍然无法实现对油水体系的连续，高效分离，且力学性能都较差，所以仍很难应用于工业生产中。专利104128166A公开了一种中空管状吸油材料的制备方法：以弹簧为芯部，弹簧外侧包裹有片状海绵，将海绵浸泡于氧化石墨烯分散液中，经由负压抽滤、水合肼蒸汽还原、冲洗、真空干燥制得。专利CN103801274A公开了一种吸油中空纤维多孔膜的制备方法，该方法以石墨烯为表面吸附层，以中空纤维多孔膜为基质层，通过溶剂处理法或稀溶液处理法强化石墨烯与中空纤维多孔膜之间的界面结合牢度制得。这些新型聚合物基石墨烯吸油材对油水选择性好，并且一端连接负压，可实现对油品动态连续吸附，克服了传统吸油材料依靠自身吸附、工作模式为间歇性的缺点。但这些吸油材料由于力学性能差、支撑性差、形态单一等缺点，仍难在实际中广泛应用。
技术实现思路
本专利技术的第一个目的在于：提供一种增强型吸油膜材料，该材料吸油性能好，支撑性强，可以负压抽吸的方式连续使用，吸油效率高。本专利技术的第二个目的在于：提供上述增强型吸油膜材料的制备方法，该方法简单，用料便宜，适于实际应用。本专利技术的第三个目的在于：提供一种增强型吸油膜材料组件，集油品吸附性能和油水分离性能为一体，能连续高效的完成油水分离。为此，本专利技术的技术方案如下：一种增强型吸油膜材料，包括管状支撑体和设置于所述管状支撑体外侧的吸油功能层；所述管状支撑体两端以内的位置分布着多个孔；所述吸油功能层为表面涂覆有聚合物层的无纺布。所述无纺布为聚对苯二钾酸己二醇酯/聚酰胺以比例7:3混纺的纺粘水刺无纺布，克重130g/m2；所述聚合物层由聚偏氟乙烯、石墨烯、疏水无机粒子及残余成孔剂组成，其中，所述疏水无机粒子为疏水二氧化硅或者疏水二氧化钛。所述管状支撑体的材料为聚氨酯、聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺或者聚氯乙烯。所述管状支撑体的外径为8～12mm、管壁厚度为1～2mm，且其分布着的多个孔的孔隙密度为2.54～7.62PPI、孔的直径为1～2mm。一种增强型吸油膜材料的制备方法，包括如下步骤：(1)无纺布的预处理：配制浓度为1～6wt.％的碱溶液，将无纺布浸渍于60～90℃的碱溶液中1～5h后，取出并于室温下干燥，制得表面刻蚀的无纺布；(2)铸膜液的制备：铸膜液包括按照质量分数计的如下组分：所述溶剂为聚偏氟乙烯的良溶剂；铸膜液的制备方法为：先将石墨烯分散在溶剂中，优选采用超声分散1～3h，得到石墨烯分散液；再将聚偏氟乙烯、成孔剂和无机粒子加入所述石墨烯分散液中，在60～90℃条件下搅拌3～6h，得到铸膜液；步骤(1)、(2)不分次序，可根据时间自行安排。(3)制备吸油功能层：将步骤(1)预处理后的无纺布平铺于玻璃板上并固定；利用步骤(2)中所用溶剂将其润湿；然后利用所述铸膜液在其表面刮膜，后将玻璃板浸入10～50℃水中，保持12～48h后取出，再将其浸入无水乙醇中12～48h萃取出成孔剂，室温干燥至恒重，得到覆盖有单层膜的无纺布；利用所述铸膜液在覆盖有单层膜的无纺布上进行二次刮膜，再将玻璃板依次浸入10～50℃水中12～48h、乙醇中12～48h，室温干燥至恒重，即得所述吸油功能层；(4)增强型吸油膜材料的制备：将所述吸油功能层卷绕在管状支撑体的管壁上，且完全覆盖所述管状支撑体上分布着多个孔的区域，得到所述增强型吸油膜材料。优选，所述溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、磷酸三乙酯、N-甲基吡咯烷酮和二甲基亚砜中任意一种或任意两种以任意比的混合物。优选，所述成孔剂为邻苯二甲酸二辛脂、邻苯二甲酸二正辛脂、邻苯二甲酸二丁酯本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种增强型吸油膜材料(1)，其特征在于：包括管状支撑体(101)和设置于所述管状支撑体外侧的吸油功能层(102)；所述管状支撑体(101)两端以内的位置分布着多个孔；所述吸油功能层(102)为表面涂覆有聚合物层的无纺布。

【技术特征摘要】
1.一种增强型吸油膜材料(1)，其特征在于：包括管状支撑体(101)和设置于所述管状
支撑体外侧的吸油功能层(102)；所述管状支撑体(101)两端以内的位置分布着多个孔；所
述吸油功能层(102)为表面涂覆有聚合物层的无纺布。
2.如权利要求1所述增强型吸油膜材料，其特征在于：所述无纺布为聚对苯二钾酸己二
醇酯/聚酰胺以比例7：3混纺的纺粘水刺无纺布；所述聚合物层由聚偏氟乙烯、石墨烯、疏水
无机粒子及残余成孔剂组成。
3.如权利要求2所述增强型吸油膜材料，其特征在于：所述疏水无机粒子为疏水二氧化
硅或者疏水二氧化钛。
4.如权利要求1所述增强型吸油膜材料，其特征在于：所述管状支撑体的材料为聚氨
酯、聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺或者聚氯乙烯。
5.如权利要求1所述增强型吸油膜材料，其特征在于：所述管状支撑体的外径为8～
12mm、管壁厚度为1～2mm，且其分布着的多个孔的孔隙密度为2.54～7.62PPI、孔的直径为1
～2mm。
6.如权利要求1或2所述增强型吸油膜材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)无纺布的预处理：配制浓度为1～6wt.％的碱溶液，将无纺布浸渍于60～90℃的碱
溶液中1～5h后，取出并于室温下干燥，制得表面刻蚀的无纺布；
(2)铸膜液的制备：铸膜液包括按照质量分数计的如下组分：
所述溶剂为聚偏氟乙烯的良溶剂；铸膜液的制备方法为：先将石墨烯分散在溶剂中，得
到石墨烯分散液；再将聚偏氟乙烯、成孔剂和无机粒子加入所述石墨烯分散液中，在60～90
℃条件下搅拌3～6h，得到铸膜液；
(3)制备吸油功能层：将步骤(1)预处理后的无纺布平铺于玻璃板上并固定；利用步骤
(2)中所用溶剂将其润湿；然后利用所述铸膜液在其表面刮膜，后将玻璃板浸入10～50℃水

【专利技术属性】
技术研发人员：肖长发，张泰，郝俊强，赵健，凡祖伟，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：发明
国别省市：天津;12