【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及功能材料及激光微加工，具体涉及一种用于分离乳液混合物的聚四氟乙烯薄膜及其制备方法。
技术介绍
1、水作为人类生命的源泉，其污染问题一直备受人们广泛关注。当前，众多的行业和领域，如石油工业、餐饮行业、冶金行业、采矿行业、纺织皮革行业以及国防军工行业等，每年都会产生大量的含油废水，包括含油的乳液体系，如直接将其排放，会对水体造成严重污染；与此同时，频繁的原油泄漏事故，会导致海洋、江河水体中的动植物大量死亡，使其生态平衡遭受严重的破坏。因此，如何处理包括乳液体系在内的含油废水将成为解决环境污染问题中的一个全球性问题和挑战。
2、为了实现对含油废水的分离，依据水相和油相物理、化学和生物特性不同，可分别采用蒸馏法、重力法、离心法、气浮法、吸附法、凝聚法、盐析法和生物法等等。但这些方法依然存在能耗高、效率低、适用范围窄，可能会出现二次污染等不足，极大限制了其适用范围。因此，开发一种低成本、高效率、适用范围广的油水分离技术就显得尤为迫切。
3、因油相和水相表面张力的不一致，导致其在某些功能性材料表面润湿性能不一致。利用该润湿性差异，在液体自身重力或外界压力作用下，可以选择性的让某一种组分渗透通过薄膜微孔，而另一种组分不能渗透通过薄膜微孔，从而实现对油水混合物的分离。相对于传统分离技术，薄膜分离技术具有运行成本低、分离效率高、无二次污染和适用范围广等优势。
4、当前，较多技术可以应用于油水分离薄膜的制备当中，例如，喷涂法、溶胶-凝胶法、静电纺丝法等，相对于上述这些方法而言，激光加工技术可加工材料
5、然而，利用激光加工技术直接构建的油水分离薄膜在分离浮油（粒径>100 μm）、分散油（粒径介于10 μm~100 μm）与水形成的混合物的效果良好，而在分离乳液混合物（粒径介于0.1 μm~10 μm）的效果则较差，原因是受限于激光波长、聚焦物镜的焦距、扩束镜的放大倍数以及束腰半径的限制，使得当前激光理论光斑直径最小约为10 μm左右。因此，利用激光在薄膜中构建的通孔直径大小通常远高于乳液体系中液滴的直径大小，而导致乳液体系中油相和水相均能从薄膜通孔中渗透通过，进而使得激光构建油水分离薄膜较难应用于分离乳液混合物。
技术实现思路
1、针对以上现有技术的不足，本专利技术提供一种用于分离乳液混合物的聚四氟乙烯薄膜及其制备方法，通过将激光构建技术、化学镀技术与热处理技术相结合，在聚四氟乙烯薄膜上构建适用于分离乳液混合物的微通道和超疏水表面，解决了当前激光构建油水分离薄膜难以应用于分离乳液混合物的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术的具体技术方案如下：
3、一种用于分离乳液混合物的聚四氟乙烯薄膜，包括聚四氟乙烯（ptfe）薄膜和氧化铜（cuo）纳米线；所述聚四氟乙烯薄膜含有若干微通孔，所述氧化铜纳米线生长于微通孔内壁表面。
4、优选地，所述微通孔的直径为30 ~ 70 μm。
5、优选地，所述氧化铜纳米线的生长长度为20 ~ 40 μm。
6、优选地，所述微通孔的相邻孔间距为80 ~ 130 μm。
7、优选地，所述聚四氟乙烯薄膜的厚度为0.3 ~ 1.50 mm。
8、所述用于分离乳液混合物的聚四氟乙烯薄膜的制备方法，包括以下步骤：
9、（1）在一定厚度的聚四氟乙烯薄膜中构建微通孔；
10、（2）将步骤（1）的聚四氟乙烯薄膜浸没于含有金属离子或金属络离子的溶液中，经过超声处理和静止处理后，取出干燥，获得微通孔内壁表面和聚四氟乙烯薄膜外表面均覆盖有金属元素固态薄膜的聚四氟乙烯薄膜；所述金属元素固态薄膜中的金属离子作为催化活性种，采用超声处理可以让金属离子或金属络离子的溶液渗透到激光刻蚀的聚四氟乙烯薄膜微通孔内壁表面的微纳结构当中，便于将金属离子或金属络离子在这些微纳结构的沟槽或孔洞中沉积；然后通过静止处理一段时间，能够让更多的金属离子或金属络离子在聚四氟乙烯薄膜微通孔的内表面沟槽或孔洞中沉积。
11、（3）将步骤（2）的聚四氟乙烯薄膜进行清洗；清洗的目的是为了将聚四氟乙烯薄膜外表面的金属元素固态薄膜清洗掉，而微通孔内壁表面的金属元素固态薄膜未被完全清洗掉；由于聚四氟乙烯薄膜表面较为光滑，其表面存在的金属元素固态薄膜容易清洗掉，而微通孔内壁布满了大量的沟槽和孔洞结构，其里面的金属元素固态薄膜不易清洗掉；
12、（4）将步骤（3）中清洗后聚四氟乙烯薄膜进行化学镀铜，目的是使微通孔内壁表面金属化；
13、（5）将步骤（4）中聚四氟乙烯薄膜的微通孔内壁表面进行激光表面粗化，使微通孔内壁表面生成大量微米尺寸和纳米尺寸的复合粗糙结构；
14、（6）将步骤（5）中聚四氟乙烯薄膜于高温高压下进行热处理，使微通孔内壁表面生成氧化铜（cuo）纳米线，得到可以用于分离乳液混合物的聚四氟乙烯薄膜。
15、优选地，步骤（1）中，所述构建微通孔的具体操作为：将一定厚度的聚四氟乙烯薄膜平铺于表面光滑的铜板上面，然后，设置好微通孔的直径和相邻孔间距，调整飞秒激光的加工参数，在聚四氟乙烯薄膜中构建用于油水分离的微通孔；所述激光波长为紫外波段激光。
16、优选地，步骤（2）中，所述金属离子或金属络离子包括钯、铁、镍、铜、锌、铝、锰、钼、金、钌、钨、铑、银中的一种或多种。
17、优选地，步骤（2）中，所述超声处理的功率为120 ~ 180 w，超声处理的时间为20 ~60 s，所述静止处理的时间为60 ~ 150 s。
18、优选地，步骤（3）中，所述清洗的溶剂为水或95%乙醇，清洗时间为5 ~ 20 s。
19、优选地，步骤（4）中，所述化学镀铜的时间为8 ~ 15 min，化学镀铜的镀液是由10g/l cuso4·5h2o，15 ml/l甲醛，30 g/l edta·2na，40 g/l酒石酸钾钠，10 mg/l α,α′-联吡啶，100 mg/l亚铁氰化钾，10 mg/l聚乙二醇组成；所述镀液的温度为50 ℃，镀液的ph=12.5；化学镀铜时间不能过短或过长，因为过短的镀铜时间会导致微通孔内生成的镀铜层较少，直接影响到后续氧化铜纳米线的生成量；而过长的镀铜时间则会导致生成过多的镀铜层，严重的还会直接将激光构建的微通孔完全堵塞封闭，使其丧失油水分离性能。
20、优选地，步骤（6）中，所述热处理在氧气中进行，所述氧气流量为10 ~ 30 ml/min。
21、优选地，步骤（6）中，所述热处理的压力为4 ~ 5 mpa，热处理的温度为200 ~ 250℃，热处理的时间为6 ~ 24 h；通入氧气是为了促使铜快速发生氧化反应生成氧化铜纳米线，并且，利用高压作用，可让氧化铜纳米线在200 ~ 250 ℃范围内快速生长，同时，该温度本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于分离乳液混合物的聚四氟乙烯薄膜，其特征在于，包括聚四氟乙烯薄膜和氧化铜纳米线；所述聚四氟乙烯薄膜含有若干微通孔，所述氧化铜纳米线生长于微通孔内壁表面。
2.根据权利要求1所述的一种用于分离乳液混合物的聚四氟乙烯薄膜，其特征在于，所述微通孔的直径为30 ~ 70 μm。
3.根据权利要求1所述的一种用于分离乳液混合物的聚四氟乙烯薄膜，其特征在于，所述氧化铜纳米线的生长长度为20 ~ 40 μm。
4.根据权利要求1所述的一种用于分离乳液混合物的聚四氟乙烯薄膜，其特征在于，所述微通孔的相邻孔间距为80 ~ 130 μm。
5.根据权利要求1所述的一种用于分离乳液混合物的聚四氟乙烯薄膜，其特征在于，所述聚四氟乙烯薄膜的厚度为0.3 ~ 1.50 mm。
6.一种用于分离乳液混合物的聚四氟乙烯薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的一种用于分离乳液混合物的聚四氟乙烯薄膜的制备方法，其特征在于，所述构建微通孔的具体操作为：将一定厚度的聚四氟乙烯薄膜平铺于表面光滑的铜板上面，然后，
8.根据权利要求6所述的一种用于分离乳液混合物的聚四氟乙烯薄膜的制备方法，其特征在于，所述超声处理的功率为120 ~ 180 W，超声处理的时间为20 ~ 60 s，所述静止处理的时间为60 ~ 150 s。
9.根据权利要求6所述的一种用于分离乳液混合物的聚四氟乙烯薄膜的制备方法，其特征在于，所述热处理在氧气中进行，所述氧气流量为10 ~ 30 mL/min。
10.根据权利要求6所述的一种用于分离乳液混合物的聚四氟乙烯薄膜的制备方法，其特征在于，所述热处理的压力为4 ~ 5 MPa，热处理的温度为200 ~ 250 ℃，热处理的时间为6 ~ 24 h。
...【技术特征摘要】
1.一种用于分离乳液混合物的聚四氟乙烯薄膜，其特征在于，包括聚四氟乙烯薄膜和氧化铜纳米线；所述聚四氟乙烯薄膜含有若干微通孔，所述氧化铜纳米线生长于微通孔内壁表面。
2.根据权利要求1所述的一种用于分离乳液混合物的聚四氟乙烯薄膜，其特征在于，所述微通孔的直径为30 ~ 70 μm。
3.根据权利要求1所述的一种用于分离乳液混合物的聚四氟乙烯薄膜，其特征在于，所述氧化铜纳米线的生长长度为20 ~ 40 μm。
4.根据权利要求1所述的一种用于分离乳液混合物的聚四氟乙烯薄膜，其特征在于，所述微通孔的相邻孔间距为80 ~ 130 μm。
5.根据权利要求1所述的一种用于分离乳液混合物的聚四氟乙烯薄膜，其特征在于，所述聚四氟乙烯薄膜的厚度为0.3 ~ 1.50 mm。
6.一种用于分离乳液混合物的聚四氟乙烯薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的一...
【专利技术属性】
技术研发人员：秦中立，张秀花，吴四清，曹嘉文，
申请(专利权)人：湖北科技学院，
类型：发明
国别省市：
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