一种防磨吸附型金属橡胶复合超疏水材料的制备与应用制造技术

本发明专利技术公开了一种防磨吸附型金属橡胶复合超疏水材料的制备及应用。所述防磨吸附型金属橡胶复合超疏水材料是通过绕丝机将金属丝螺旋卷和棉花薄片按照一定的路径混合编制成梭状坯料，然后把制好的坯料清洗干燥后放入模具中进行阶段性冲压，消除材料的残余预紧力。然后将冲压之后的原棉基底金属橡胶复合材料放入PVPh/PBO复合超疏水材料中浸泡。在PVPh中加入PBO可以提高PVPh的热稳定性和耐溶剂性，PVPh在热处理后使复合材料具有低表面能和疏水性。制备的防磨吸附型金属橡胶复合超疏水材料具备高效的油水乳液分离性能、持久的超疏水的稳定性以及优异的机械稳定性。的稳定性以及优异的机械稳定性。的稳定性以及优异的机械稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种防磨吸附型金属橡胶复合超疏水材料的制备与应用


[0001]本专利技术属于超润湿材料领域，具体涉及一种防磨吸附型金属橡胶复合超疏水材料的制备与应用。

技术介绍

[0002]自第二次工业革命以来，内燃机的出现推动了全球范围内的石油开采和石油化工工业的生产，对世界工业化产生了深远影响。在人们生产制造石油衍生品的同时产生大量的油水混合物，并通常得不到及时的处理，久而久之变成常见的污染物，对环境造成了严重危害。因此开发乳液分离材料对保护环境有重要意义。其中表面能低、表面粗糙度高的超疏水
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超亲油材料在油液分离中的水处理方面取得了很大的进展。然而超疏水材料表面的粗糙结构极易被破坏，不能在有磨损和冲击的环境下使用，这些缺点严重限制了超疏水
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超亲油材料在乳液分离中的应用。
[0003]金属橡胶是一种具有弹性的均质多孔材料，由绕丝机按一定规律将等轴距金属丝螺旋卷缠绕成毛坯，在模具中冷冲压成型。凭借着优异的机械性能，如减振阻尼、隔声降噪、节流密封，广泛应用于航空航天、汽车船舶等领域。金属橡胶的制备原材料和加工工艺使其具有了三维网状结构，通过控制不同成型压力、丝径可以改变其孔隙度和纳污容量，并具备承载能力高和使用寿命长的优点。相较于其他过滤材料在航空航天、国防装备、特殊工况等恶劣环境中发挥不可比拟的优势。因此，基于金属橡胶研究出具有抗磨吸附的油水分离复合材料在保护环境和油液的回收利用方面有重要意义。

技术实现思路

[0004]针对上述问题，本专利技术的目的是基于仿生超疏水材料，通过制备工艺赋予金属橡胶超疏水性能，制备出一种防磨吸附型金属橡胶复合超疏水材料。本专利技术配方科学合理，工艺流程简单实用。针对超疏水材料机械性能差，不抗磨抗振等缺点，在金属橡胶制备过程中，将金属丝螺旋卷和薄棉花片按照一定的路径混合编制成梭状坯料，清洗干燥之后，通过阶段性冲压的方式消除材料的残余预紧力。再用PVPh和PBO加入四氢呋喃搅拌制备的混合溶液浸泡，之后取出放入马弗炉中加热，制备出具有抗磨抗振性能的防磨吸附型金属橡胶复合超疏水材料。该材料具有很大的应用前景，将会在保护环境方面和油液的回收利用方面做出巨大贡献。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：一种防磨吸附型金属橡胶复合超疏水材料的制备方法，以金属橡胶为基底，棉花为填充物，PVPh/PBO为粘结剂和低表面能修饰剂，具体包括如下步骤：a)将金属丝通过设备缠绕成适当直径的螺旋卷；b)将棉花制成棉花薄片；c)将a)、b)中制备好的螺旋卷和棉花薄片混合编制成梭状坯料；d)将c)中制备好的坯料放入乙醇中，超声清洗一定时间，用去离子水清洗后干燥
一定时间，然后将坯料放入指定形状的模具中，通过阶段性冲压，消除材料的残余预紧力；e)将一定质量的聚(4
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乙烯基苯酚)PVPh和一定质量的2,2
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(1,3
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亚苯基)
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二恶唑啉PBO加入一定体积四氢呋喃中搅拌一定时间制备混合溶液；f)将d)中冲压之后的材料放入e)中调制好的混合溶液中浸泡一定时间，之后取出放入一定温度的马弗炉中加热一定时间，即得到所述的防磨吸附型金属橡胶复合超疏水材料。
[0006]进一步的，所述金属橡胶的材料包括：不锈钢，铝合金，高碳钢；形状包括：圆柱体，长方体，正方体，球形，椭圆形；金属丝直径范围为0.15
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0.3 mm，螺旋卷的螺距范围为1
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2 mm，孔隙度在0.6
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0.9之间。
[0007]进一步的，所述棉花薄片的厚度为2mm。
[0008]进一步的，所述步骤(c)中，螺旋卷和棉花薄片的质量比为9:1，即棉花所占总质量的10%，金属丝都是标准的3.2g，棉花0.35g。
[0009]进一步的，所述步骤(d)中，超声清洗时间为10分钟，干燥时间为60分钟，模具形状包括圆柱形、长方体、正方体、球体、椭圆体。
[0010]进一步的，所述步骤(d)中，阶段性冲压的具体操作是指：在冲压机上以2mm/min的速度向下冲压，当高度和设计样件一样时停止冲压冲压成型，并保持1min，得到形状稳定的金属橡胶复合材料。
[0011]进一步的，所述步骤(e)中，所述PVPh质量为0.8 g，PBO质量为0.2 g，四氢呋喃体积为100ml，搅拌时间为3h。
[0012]进一步的，所述步骤(f)中，浸泡时间为10分钟，马弗炉温度为180℃，加热时间为8h。
[0013]如上所述的制备方法制得的一种防磨吸附型金属橡胶复合超疏水材料。
[0014]应用：所述的防磨吸附型金属橡胶复合超疏水材料在油包水乳液分离中的应用。
[0015]本专利技术由于采取以上技术方案，其具有以下优点：本专利技术采用金属橡胶为基底制备出机械性能优异的防磨吸附型金属橡胶复合超疏水材料。金属橡胶具有抗磨，抗震，耐高温等特性，又具有匀质多孔的结构，为复合材料提供了优异的金属框架，棉纤维均匀的填充在金属橡胶内部，在金属橡胶的紧固压缩下，原来松散，易于变形的原棉纤维变的均匀规则有型。在浸泡制备的混合溶液后，高温反应成功在材料表面制备出机械耐久的超疏水纳米涂层，进而得到超疏水金属橡胶原棉复合材料。此时改性后的棉纤维大大提高金属橡胶的分离能力，使其可以分离多种油包水乳液，尤其是在机械系统中产生的难以分离的乳化润滑油。另外，材料本身经过多次压缩循环和表面摩擦磨损，对材料本身的分离性能影响较小。因此在具有较高孔隙结构的金属橡胶上复合超润湿材料提高了超润湿材料的机械性能和耐用性。
[0016]本专利技术在PVPh中加入PBO可以提高PVPh的热稳定性和耐溶剂性，PVPh在热处理后使复合材料具有低表面能和疏水性。
附图说明
[0017]图1是本方案实施例1提供的防磨吸附型金属橡胶复合超疏水材料制备示意图。
[0018]图2是本方案实施例1提供的防磨吸附型金属橡胶复合超疏水材料的FESEM图。（a）
原始MR照片，（b）SMRCM照片，（c）SMRCM的横截面SEM图，（d）原始MR的放大FESEM图，（e）SMRCM的放大FESEM图，（f）SMRCM的部分放大FESEM图。
[0019]图3是本方案实施例1提供的防磨吸附型金属橡胶复合超疏水材料的FT
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IR光谱图。
[0020]图4是本方案实施例1提供的防磨吸附型金属橡胶复合超疏水材料的乳液分离性能图。（a）分离装置图，（b）油包水润乳液分离前后照片和过滤前后润滑油油包水乳状液光学显微镜图，（c）过滤前后粒径分布图，（d）油包水乳液的分离通量和分离效率图，（e）汽油乳状液分离循环的效率通量变化图。
[0021]图5是本方案实施例1提供的防磨吸附型金属橡胶复合超疏水材料的耐腐蚀性能图。（a）SMRCM上不同溶液的照片，（b）SMRCM在不同溶液条件下不同时段的WCA波动图。
[0022]图6防磨吸附型金属橡胶复合超疏水材料分离其他油包水乳本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种防磨吸附型金属橡胶复合超疏水材料的制备方法，其特征在于，以金属橡胶为基底，棉花为填充物，PVPh/PBO为粘结剂和低表面能修饰剂，具体包括如下步骤：a)将金属丝通过设备缠绕成适当直径的螺旋卷；b)将棉花制成棉花薄片；c)将a)、b)中制备好的螺旋卷和棉花薄片混合编制成梭状坯料；d)将c)中制备好的坯料放入乙醇中，超声清洗一定时间，用去离子水清洗后干燥一定时间，然后将坯料放入指定形状的模具中，通过阶段性冲压，消除材料的残余预紧力；e)将一定质量的聚(4
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乙烯基苯酚)PVPh和一定质量的2,2
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(1,3
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亚苯基)
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二恶唑啉PBO加入一定体积四氢呋喃中搅拌一定时间制备混合溶液；f)将d)中冲压之后的材料放入e)中调制好的混合溶液中浸泡一定时间，之后取出放入一定温度的马弗炉中加热一定时间，即得到所述的防磨吸附型金属橡胶复合超疏水材料。2.根据权利要求1所述的一种防磨吸附型金属橡胶复合超疏水材料的制备方法，其特征在于：所述金属橡胶的材料包括：不锈钢，铝合金，高碳钢；形状包括：圆柱体，长方体，正方体，球形，椭圆形；金属丝直径范围为0.15
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0.3 mm，螺旋卷的螺距范围为1
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2 mm，孔隙度在0.6
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0.9之间。3.根据权利要求1所述的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：任志英，杨宇，黄子豪，樊铭智，张发望，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：