CN107159090A - 具有亲油疏水性的多孔金属材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于材料表面功能化改性领域，具体涉及一种具有亲油疏水性的多孔金属材料及其制备方法。将多孔金属基材浸入到由硅油、硅橡胶和溶剂制成的混合液中，再干燥固化，得到具有亲油疏水性的多孔金属材料。多孔金属基材为金属织物材料或金属泡沫材料。本发明所述的多孔金属材料，亲油疏水效果好，寿命长，且与海绵相比具有一定的强度，渗透率比海绵快。本发明还提供其制备方法，制备工艺简单，生产周期短，易实现产业化，所用材料均为目前工业产品，产品工艺稳定，价格低廉。

Description

具有亲油疏水性的多孔金属材料及其制备方法
技术领域
本发明属于材料表面功能化改性领域，具体涉及一种具有亲油疏水性的多孔金属材料及其制备方法。
背景技术
油水分离技术在日常生活及工业生产中有着非常重要的作用，比如在石油化工、海上溢油回收、污水处理、餐饮、化工精馏分离、医药萃取分离等行业有着广泛的应用。亲油疏水材料在油水分离领域具有重要的意义，先进材料的开发可以改进油水分离工艺及装备，从而改善传统油水分离方法设备复杂、工艺繁琐、成本过高的缺点。
目前，亲油疏水材料的研究开发常见于海绵材料以及植物纤维类材料等。海绵材料一般较为柔软、孔径较小；植物纤维类一般不易成型，不利于回收。在一些特殊的应用领域，开发具有一定强度且较大孔径的亲油疏水材料极为必要。
中国专利CN102886155A公开了一种疏水亲油油水分离材料的制备方法，公开了一种具有疏水亲油特性的金属多孔材料的制备方法，但是其制备过程需要两步浸泡及烘干工序，工艺较为复杂，生产周期长。因此亟待开发一种制备过程简单、成本低廉的亲油疏水金属多孔材料的制备方法。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种具有亲油疏水性的多孔金属材料，亲油疏水效果好，寿命长，且具有一定的强度，渗透率比海绵快，本发明还提供其制备方法，工艺简单，生产周期短，易实现产业化。
本发明所述的具有亲油疏水性的多孔金属材料，将多孔金属基材浸入到由硅油、硅橡胶和溶剂制成的混合液中，再干燥固化，得到具有亲油疏水性的多孔金属材料。
其中：
优选的，多孔金属基材为金属织物材料或金属泡沫材料。
优选的，金属织物材料为不锈钢网、铜网、银网、铝网、镍网或由铜、银、铝、镍中的至少两种组成的合金网。金属泡沫材料为泡沫铜、泡沫镍、泡沫铝、泡沫铁或泡沫合金中的一种，其中：合金由铜、镍、铝或铁中的至少两种组成。
优选的，多孔金属基材的网孔大小为20～500目。
优选的，硅油为甲基硅油、乙基硅油、苯基硅油、甲基乙氧基硅油、甲基含氢硅油或乙基含氢硅油中的一种或多种。硅油是一种价格低廉，工艺成熟稳定的工业产品，无毒且不亲水。
硅橡胶为单组分室温硫化硅橡胶粘结剂。优选的，单组分室温硫化硅橡胶粘结剂为脱酸型、脱胺型、脱酮肟或脱醇型中的一种或几种，市售产品。室温硫化硅橡胶是一种优秀的粘合剂，可以粘结金属、塑料等多种表面。
优选的，溶剂为苯、甲苯、二甲苯、氯仿、环已烷、乙酸乙酯、乙酸戊酯、乙醚、汽油、煤油、丁酮、月桂醇或石油醚中的一种或几种。
混合液中硅油的质量百分含量为1～30％，硅橡胶的质量百分含量为0.01～1％。
本发明所述的具有亲油疏水性的多孔金属材料的制备方法，包括以下步骤：
1)将多孔金属基材清洗干净并烘干；
2)将硅油和硅橡胶溶于溶剂中得到混合液；
3)将步骤1)所得多孔金属基材浸入到步骤2)所配混合液中浸泡一段时间；
4)将步骤3)中浸泡好的多孔金属基材取出并干燥固化，从而得到具有亲油疏水性的多孔金属材料。
步骤3)中所述的浸入为完全浸泡即可。
步骤3)中的浸泡时间为2～48小时，浸泡温度为5～80℃。
步骤4)中的干燥固化条件为甩干再干燥、吹干再干燥或直接干燥的一种，干燥温度为40～100℃，气氛条件为真空、大气常压或惰性气氛常压中的一种，时间为2～24小时。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
(1)本发明所述的具有亲油疏水性的多孔金属材料，亲油疏水效果好，对水的接触角大于150°，对油类及苯系物的接触角小于5°，且性能稳定，经过多次循环使用或者浸泡，接触角性能无明显变化。
(2)本发明所述的具有亲油疏水性的多孔金属材料寿命长，且与海绵相比具有一定的强度，根据用途及使用环境可以选择不同孔径大小的多孔金属基材，渗透率比海绵快。
(3)本发明溶剂可循环利用，节能减排，生产成本低。
(4)本发明提供一种其制备方法，制备工艺简单，生产周期短，易实现产业化，所用材料均为目前工业产品，产品工艺稳定，价格低廉。
附图说明
图1是本发明实施例1制备的亲油疏水性的泡沫镍材料的扫描电镜图片。
图2是本发明实施例1制备的亲油疏水性的泡沫镍材料对水滴的接触角图片。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
一种具有亲油疏水性多孔泡沫镍，由以下方法制备而成：
1)将100mm*100mm*50mm大小、400目的泡沫镍表面油污及杂质清洗干净并烘干；
2)将硅油和硅橡胶溶于甲苯中得到混合液；混合液中硅油的质量百分含量为10％，硅橡胶的质量百分含量为0.05％；
3)将步骤1)所得泡沫镍完全浸泡到步骤2)所配混合液中浸泡4小时，温度为30℃；
4)将步骤3)中浸泡好的泡沫镍取出并甩干，然后在空气条件下、50℃干燥固化5小时从而得到具有亲油疏水性的泡沫镍材料。
实施例1制备的亲油疏水性的泡沫镍材料对水的接触角达155°，对0号柴油的接触角为0，对0号柴油的吸油倍率超5g/g，且循环20次吸附/干燥过程其吸油倍率明显衰减。
实施例1制备的亲油疏水性的泡沫镍材料的扫描电镜图片见图1，通过图1可以看出，经过改性处理的多孔金属材料表面形成了包覆层，说明成功对其表面改性。
实施例1制备的亲油疏水性的泡沫镍材料对水滴的接触角图片见图2，通过图2可以看出，亲油疏水性的泡沫镍材料对水滴的接触角达到了155°，具有超疏水性能。
实施例2
一种具有亲油疏水性多孔不锈钢丝网，由以下方法制备而成：
1)将80目的不锈钢丝网表面油污及杂质清洗干净并烘干；
2)将硅油和硅橡胶溶于乙酸戊酯中得到混合液；混合液中硅油的质量百分含量为30％，硅橡胶的质量百分含量为0.2％；
3)将步骤1)所得不锈钢丝网完全浸泡到步骤2)所配混合液中浸泡24小时，温度为60℃；
4)将步骤3)中浸泡好的不锈钢丝网取出，然后在真空条件下、80℃干燥固化20小时从而得到具有亲油疏水性的不锈钢丝网材料。
实施例2制备得到的亲油疏水性的不锈钢丝网材料对水的接触角达161°，对0号柴油的接触角为0，在柴油及水两种溶液反复交替浸泡10次，所测接触角无明显变化。

Claims (10)

1.一种具有亲油疏水性的多孔金属材料，其特征在于：将多孔金属基材浸入到由硅油、硅橡胶和溶剂制成的混合液中，再干燥固化，得到具有亲油疏水性的多孔金属材料。
2.根据权利要求1所述的具有亲油疏水性的多孔金属材料，其特征在于：多孔金属基材为金属织物材料或金属泡沫材料。
3.根据权利要求2所述的具有亲油疏水性的多孔金属材料，其特征在于：
金属织物材料为不锈钢网、铜网、银网、铝网、镍网或由铜、银、铝、镍中的至少两种组成的合金网；
金属泡沫材料为泡沫铜、泡沫镍、泡沫铝、泡沫铁或泡沫合金中的一种，其中：合金由铜、镍、铝或铁中的至少两种组成。
4.根据权利要求1所述的具有亲油疏水性的多孔金属材料，其特征在于：多孔金属基材的网孔大小为20～500目。
5.根据权利要求1所述的具有亲油疏水性的多孔金属材料，其特征在于：硅油为甲基硅油、乙基硅油、苯基硅油、甲基乙氧基硅油、甲基含氢硅油或乙基含氢硅油中的一种或多种；硅橡胶为单组分室温硫化硅橡胶粘结剂。
6.根据权利要求1所述的具有亲油疏水性的多孔金属材料，其特征在于：溶剂为苯、甲苯、二甲苯、氯仿、环已烷、乙酸乙酯、乙酸戊酯、乙醚、汽油、煤油、丁酮、月桂醇或石油醚中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的具有亲油疏水性的多孔金属材料，其特征在于：混合液中硅油的质量百分含量为1～30％，硅橡胶的质量百分含量为0.01～1％。
8.一种权利要求1-7任一所述的具有亲油疏水性的多孔金属材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)将多孔金属基材清洗干净并烘干；
2)将硅油和硅橡胶溶于溶剂中得到混合液；
3)将步骤1)所得多孔金属基材浸入到步骤2)所配混合液中浸泡一段时间；
4)将步骤3)中浸泡好的多孔金属基材取出并干燥固化，从而得到具有亲油疏水性的多孔金属材料。
9.根据权利要求8所述的具有亲油疏水性的多孔金属材料的制备方法，其特征在于：步骤3)中的浸泡时间为2～48小时，浸泡温度为5～80℃。
10.根据权利要求8所述的具有亲油疏水性的多孔金属材料的制备方法，其特征在于：步骤4)中的干燥固化条件为甩干再干燥、吹干再干燥或直接干燥的一种，干燥温度为40～100℃，气氛条件为真空、大气常压或惰性气氛常压中的一种。
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