一种磁性超疏水复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种磁性超疏水复合材料及其制备方法和应用。本发明专利技术的磁性超疏水复合材料的制备方法，包括如下步骤：(1)在氮气氛围下，将FeCl3.6H2O、FeCl2.4H2O和碱分散于水中，搅拌反应，洗涤，干燥，得到Fe3O4纳米颗粒；(2)将步骤(1)的Fe3O4纳米颗粒、基体材料分散于碱性的乙醇溶液中，加入十二烷基三乙氧基硅烷，搅拌反应，洗涤，干燥，得到磁性超疏水复合材料。本发明专利技术的磁性超疏水复合材料制备方法简单、无苛刻的反应条件、环境友好、原料来源广泛；制备的磁性超疏水复合材料具有良好的磁驱动疏水性能，在自然环境中达到自清洁、防污、除冰效果，可实现在油水分离领域的广泛应用，性能稳定。能稳定。能稳定。

【技术实现步骤摘要】
一种磁性超疏水复合材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及高分子材料领域，特别涉及一种磁性超疏水复合材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]近年来，受“荷叶效应”等一系列超疏水表面和现象的启发，人工超疏水材料在抗生物污垢、防结冰、自清洁、减阻等领域得到了广泛的应用。适当的微/纳米分级结构和低表面能改性剂的配合是构建超疏水表面的基本方式，基于上述理论，目前构建粗糙表面结构的技术方法通常包括光刻、化学蚀刻、水热反应、溶胶
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凝胶法和电化学沉积，然后使用低表面能分子进行表面改性。然而，这些技术中的大多数需要复杂的设备、耗时的工艺和昂贵的低表面能改性剂，限制了超疏水表面的大规模应用。超疏水材料往往表现出极高的亲油性，为油类物质水污染处理提供基础；“磁”的引入为复合材料提供另一功能
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磁驱动，为复合材料定向移动提供依据。本专利技术专利技术人为提高超疏水表面的吸附性能，提出了一种环境友好，廉价、定向驱动、性能稳定且工艺简单的磁性超疏水复合材料。

技术实现思路

[0003]本专利技术的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种磁性超疏水复合材料的制备方法。
[0004]本专利技术的另一目的在于提供通过上述制备方法得到的磁性超疏水复合材料。
[0005]本专利技术的再一目的在于提供上述磁性超疏水复合材料的应用。
[0006]本专利技术的目的通过下述技术方案实现：一种磁性超疏水复合材料的制备方法，包括如下步骤：
[0007](1)制备Fe3O4纳米颗粒
[0008]在氮气氛围下，将FeCl3.6H2O、FeCl2.4H2O和碱分散于水中，搅拌反应，
[0009]洗涤，干燥，得到Fe3O4纳米颗粒；
[0010](2)制备磁性超疏水复合材料
[0011]将步骤(1)的Fe3O4纳米颗粒、基体材料分散于碱性的乙醇溶液中，混合，加入硅氧烷类，搅拌反应，洗涤，干燥，得到磁性超疏水复合材料。
[0012]步骤(1)中所述FeCl3.6H2O和所述FeCl2.4H2O的质量比为(1～4)：(1～4)；优选为质量比为2：1；
[0013]步骤(1)中所述的水为重蒸水。
[0014]步骤(1)中所述碱为NaOH溶液、氨水和KOH溶液中的一种或两种以上；优选为氨水。
[0015]所述的氨水的浓度为质量分数25％～30％；优选为质量分数28％。
[0016]所述的NaOH溶液、KOH溶液的浓度优选为1mol/L。
[0017]步骤(1)中所述碱的用量按其与所述水的体积比为(0.5～2)：(8～24)配比计算；优选为按其与所述水的体积比为1：12配比计算。
[0018]步骤(1)中所述的搅拌反应为10℃～50℃条件下150～550rpm搅拌10～40min；优选为40℃条件下350rpm搅拌10min。
[0019]步骤(1)中所述洗涤为采用去离子水、无水乙醇洗至中性。
[0020]步骤(1)中所述干燥为真空干燥至恒重。
[0021]所述的真空干燥的温度为25～70℃；优选为60℃。
[0022]步骤(2)中所述硅氧烷类与步骤(1)中所述Fe3O4纳米颗粒的用量比为8～12mL：3～7g；优选为10mL：5g。
[0023]步骤(2)中所述硅氧烷类优选为十二烷基三乙氧基硅烷、十二烷基三乙氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、十六烷基三乙氧基硅烷中的一种或几种。
[0024]步骤(2)中所述碱性的乙醇溶液为乙醇溶液中加入碱溶液，所述的碱溶液优选为NaOH溶液、氨水和KOH溶液中的一种或两种以上；优选为氨水。
[0025]所述的乙醇溶液与所述的碱溶液体积比优选为90：4。
[0026]步骤(2)中所述乙醇溶液中，乙醇和水的体积比为(10～100)：(1～20)；优选为体积比为(80～90)：(10～20)；更优选为体积比为90：10。
[0027]所述的水为去离子水。
[0028]所述的加入碱溶液为加入氨水时，氨水的浓度为质量分数25％～30％；优选为质量分数28％。
[0029]所述的加入碱溶液为加入NaOH溶液或KOH溶液时，NaOH、KOH浓度为1mol/L。
[0030]步骤(2)中所述基体材料为棉布或者密胺海绵中的一种或者两种。
[0031]步骤(2)中所述基体材料反应前先进行预处理，预处理方法为：任意比的乙醇和丙酮的混合溶液抽提处理10h，60℃条件下真空干燥24h。
[0032]步骤(2)中所述的混合的条件为10℃～50℃条件下150～550rpm搅拌10～40min；优选为40℃条件下350rpm搅拌10min。
[0033]步骤(2)中所述的搅拌反应的条件为350rpm转速下10～50℃反应3～7h；优选为40℃反应5h。
[0034]步骤(2)中所述的洗涤为采用去离子水、无水乙醇洗至中性。
[0035]步骤(2)中所述的干燥为真空干燥至恒重。
[0036]所述的真空干燥的温度为25～70℃；优选为60℃。
[0037]一种磁性超疏水复合材料，通过上述制备方法制备得到。
[0038]上述磁性超疏水复合材料在油水分离中的应用。
[0039]本专利技术相对于现有技术具有如下的优点及效果：
[0040](1)本专利技术制备的磁性超疏水复合材料具有良好的磁驱动疏水性能，在自然环境中达到自清洁、防污、除冰效果，可实现在油水分离领域的广泛应用，性能稳定。
[0041](2)本专利技术的磁性超疏水复合材料制备方法简单、无苛刻的反应条件、环境友好、原料来源广泛。
附图说明
[0042]图1是实施例1制得的磁性超疏水复合材料的红外光谱(IR)图。
[0043]图2是实施例1制得的磁性超疏水复合材料的水接触角测量流程图；其中，a为水滴
与超疏水复合材料接触过程，b为进一步往下按压水滴，c为向上提水滴，d为持续提起后水滴仍留在进样针上。
具体实施方式
[0044]下面结合实施例及附图对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0045]实施例1
[0046](1)Fe3O4纳米颗粒的合成：在氮气氛围下，在四口烧瓶中加入13.33g的FeCl3.6H2O和6.67g的FeCl2.4H2O，使其充分溶解于150mL二次水中，再加入质量分数为28％的氨水12.5mL，在40℃、350rpm条件下反应30min，之后移除氮气，得到黑色液体。离心，并用去离子水清洗三次，在60℃的真空烘箱中干燥至恒重，得到14.8gFe3O4纳米颗粒。
[0047](2)磁性超疏水复合材料的合成：称取5.0g步骤(1)中制备的Fe3O4纳米颗粒于烧瓶中，加入基体材料密胺海绵(本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磁性超疏水复合材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：(1)制备Fe3O4纳米颗粒在氮气氛围下，将FeCl3.6H2O、FeCl2.4H2O和碱分散于水中，搅拌反应，洗涤，干燥，得到Fe3O4纳米颗粒；(2)制备磁性超疏水复合材料将步骤(1)的Fe3O4纳米颗粒、基体材料分散于碱性的乙醇溶液中，混合，加入硅氧烷类，搅拌反应，洗涤，干燥，得到磁性超疏水复合材料。2.根据权利要求1所述的磁性超疏水复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述FeCl3.6H2O和所述FeCl2.4H2O的质量比为(1～4)：(1～4)；步骤(1)中所述碱为NaOH溶液、氨水和KOH溶液中的一种或两种以上；步骤(1)中所述的碱的用量按其与所述水的体积比为(0.5～2)：(8～24)配比计算。3.根据权利要求2所述的磁性超疏水复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述FeCl3.6H2O和所述FeCl2.4H2O的质量比为2：1；步骤(1)中所述碱为氨水；所述的氨水的浓度为质量分数25％～30％；步骤(1)中所述碱的用量按其与所述水的体积比为1：12配比计算。4.根据权利要求1所述的磁性超疏水复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的水为重蒸水；步骤(1)中所述的搅拌反应为10℃～50℃条件下150～550rpm搅拌10～40min；步骤(1)中所述洗涤为采用去离子水、无水乙醇洗至中性；步骤(1)中所述干燥为真空干燥至恒重。5.根据权利要求4所述的磁性超疏水复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的搅拌反应为40℃条件下350rpm搅拌10min；所述的真空干燥的温度为25～70℃。6.根据权利要求1所述的磁性超疏水复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述硅氧烷类与步骤(1)中所述Fe3O4纳米颗粒的用量比为8～12mL：3～7g；步骤(2)中...

【专利技术属性】
技术研发人员：王斌，肖乾，
申请(专利权)人：南雄中科院孵化器运营有限公司中科院广州化学有限公司国科广化南雄新材料研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：