CN108355379A - 一种co2响应智能亲疏水转换铜网的制备方法 - Google Patents
一种co2响应智能亲疏水转换铜网的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108355379A CN108355379A CN201810250400.6A CN201810250400A CN108355379A CN 108355379 A CN108355379 A CN 108355379A CN 201810250400 A CN201810250400 A CN 201810250400A CN 108355379 A CN108355379 A CN 108355379A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- copper mesh
- aqueous solution
- response
- hydrate aqueous
- mass ratio
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 83
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 83
- 239000010949 copper Substances 0.000 title claims abstract description 83
- 230000004044 response Effects 0.000 title claims abstract description 36
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 239000004205 dimethyl polysiloxane Substances 0.000 claims abstract description 17
- 238000004987 plasma desorption mass spectroscopy Methods 0.000 claims abstract description 17
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 17
- 235000013870 dimethyl polysiloxane Nutrition 0.000 claims abstract description 16
- CXQXSVUQTKDNFP-UHFFFAOYSA-N octamethyltrisiloxane Chemical compound C[Si](C)(C)O[Si](C)(C)O[Si](C)(C)C CXQXSVUQTKDNFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 229920000435 poly(dimethylsiloxane) Polymers 0.000 claims abstract description 16
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims abstract description 15
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 245
- 235000011121 sodium hydroxide Nutrition 0.000 claims description 97
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 68
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 36
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 28
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 26
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 23
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 229910021642 ultra pure water Inorganic materials 0.000 claims description 20
- 239000012498 ultrapure water Substances 0.000 claims description 20
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N acetic acid Substances CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonia chloride Chemical compound [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 229910002567 K2S2O8 Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 239000012065 filter cake Substances 0.000 claims description 16
- HIZCIEIDIFGZSS-UHFFFAOYSA-L trithiocarbonate Chemical compound [S-]C([S-])=S HIZCIEIDIFGZSS-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 15
- 239000012989 trithiocarbonate Substances 0.000 claims description 15
- HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N Chloroform Chemical compound ClC(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 14
- SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N silver(I) nitrate Inorganic materials [Ag+].[O-]N(=O)=O SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 11
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 10
- OZAIFHULBGXAKX-UHFFFAOYSA-N 2-(2-cyanopropan-2-yldiazenyl)-2-methylpropanenitrile Chemical compound N#CC(C)(C)N=NC(C)(C)C#N OZAIFHULBGXAKX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical group [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 235000019270 ammonium chloride Nutrition 0.000 claims description 8
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 claims description 8
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 claims description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 7
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 6
- SJIXRGNQPBQWMK-UHFFFAOYSA-N 2-(diethylamino)ethyl 2-methylprop-2-enoate Chemical compound CCN(CC)CCOC(=O)C(C)=C SJIXRGNQPBQWMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- WNAHIZMDSQCWRP-UHFFFAOYSA-N dodecane-1-thiol Chemical compound CCCCCCCCCCCCS WNAHIZMDSQCWRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- RYHBNJHYFVUHQT-UHFFFAOYSA-N 1,4-Dioxane Chemical compound C1COCCO1 RYHBNJHYFVUHQT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 claims description 4
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 4
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 4
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 claims description 4
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229960004194 lidocaine Drugs 0.000 claims description 3
- KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N sodium oxide Chemical compound [O-2].[Na+].[Na+] KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910001948 sodium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N Methacrylic acid Chemical compound CC(=C)C(O)=O CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims 1
- NEHMKBQYUWJMIP-UHFFFAOYSA-N chloromethane Chemical class ClC NEHMKBQYUWJMIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 150000002576 ketones Chemical class 0.000 claims 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims 1
- JKQOBWVOAYFWKG-UHFFFAOYSA-N molybdenum trioxide Chemical compound O=[Mo](=O)=O JKQOBWVOAYFWKG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- -1 thio carbon Chemical compound 0.000 claims 1
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 10
- 230000003075 superhydrophobic effect Effects 0.000 abstract description 6
- 230000007704 transition Effects 0.000 abstract description 6
- 238000005530 etching Methods 0.000 abstract description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 abstract description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 abstract description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 abstract description 2
- 229920001513 poly[2-(diethylamino)ethyl methacrylate] polymer Polymers 0.000 abstract 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 8
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 6
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 4
- 239000010687 lubricating oil Substances 0.000 description 4
- 235000019476 oil-water mixture Nutrition 0.000 description 4
- KYLIZBIRMBGUOP-UHFFFAOYSA-N Anetholtrithion Chemical group C1=CC(OC)=CC=C1C1=CC(=S)SS1 KYLIZBIRMBGUOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000005864 Sulphur Substances 0.000 description 3
- 238000000502 dialysis Methods 0.000 description 3
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 3
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 description 2
- 125000003739 carbamimidoyl group Chemical group C(N)(=N)* 0.000 description 2
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 2
- 235000019198 oils Nutrition 0.000 description 2
- JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N olefin Natural products CCCCCCCC=C JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920002379 silicone rubber Polymers 0.000 description 2
- 101710134784 Agnoprotein Proteins 0.000 description 1
- 125000003368 amide group Chemical group 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 239000012986 chain transfer agent Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000013267 controlled drug release Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 239000001978 cystine tryptic agar Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 230000005588 protonation Effects 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D17/00—Separation of liquids, not provided for elsewhere, e.g. by thermal diffusion
- B01D17/02—Separation of non-miscible liquids
- B01D17/0202—Separation of non-miscible liquids by ab- or adsorption
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)
- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
Abstract
一种CO2响应智能亲疏水转换铜网的制备方法，它涉及一种亲疏水转换材料的制备方法。本发明是要解决现有的CO2响应亲疏转换材料存在无法使已有的疏水性提高到超疏水性的技术问题。本发明：一、制备具有针状粗糙结构的铜网；二、铜网表面组装Ag纳米颗粒；三、CO2响应聚合物制备；四、CO2响应超疏水铜网制备。本发明通过对铜网表面进行刻蚀和组装Ag纳米颗粒的操作，提高了铜网表面的粗糙结构，然后对其表面修饰了PDEAEMA‑CTA和PDMS，使表面同时具有超疏水特性和CO2响应下智能亲疏水转换特性，同时，利用PDMS提高了表面的耐用性。本发明制备的铜网可在5min～15min便实现超疏水与超亲水之间的切换。
Description
技术领域
本发明涉及一种亲疏水转换材料的制备方法。
背景技术
CO2作为一种刺激响应方式，由于本身含量丰富、易获得、价格低廉且在反应中无副产物堆积等优点而受到人们的广泛关注(S.Lin,P.Theato,Macromol.Rapid Commun.,2013,34,1118-1133)。CO2响应材料是指在受到CO2的刺激时，材料自身的物理结构或化学性质发生可逆的转变，从而导致某些宏观性质，如颜色、黏度及表面浸润性等发生变化(H,Che,M.Huo,L.Peng,Tommy Fang,et al.Angew.Chem.Int.Ed.2015,54,8934-8938)。其中，含胺基或脒基的化合物便是较好的CO2响应材料。在CO2响应下，胺基或脒基基团与CO2发生质子化反应而产生正电荷，这样便使得原本相对疏水的基团转换成较亲水的基团，以此来实现材料的亲疏水转换。这种亲疏水转换材料在油水分离、可控药物释放等方面具有重要的应用价值。但现有的CO2响应亲疏转换材料存在无法使已有的疏水性提高到超疏水性的问题。
发明内容
本发明是要解决现有的CO2响应亲疏转换材料存在无法使已有的疏水性提高到超疏水性的技术问题，而提供一种CO2响应智能亲疏水转换铜网的制备方法。
本发明的CO2响应智能亲疏水转换铜网的制备方法是按以下步骤进行的：
一、制备具有针状粗糙结构的铜网：将孔径为50μm～1000μm的铜网依次置于丙酮、乙醇和超纯水中各超声清洗15min～30min，超声的频率为25KHz～60KHz，清洗后在温度为40℃～80℃的条件下干燥30min；
配制NaOH与K2S2O8的混合水溶液，将干燥后的铜网置于NaOH与K2S2O8的混合水溶液中，并在室温下刻蚀10min～120min，然后用超纯水清洗，在温度为40℃～80℃的条件下干燥30min，得到具有针状粗糙结构的铜网；
步骤一中所述的NaOH与K2S2O8的混合水溶液中NaOH的浓度为8mg/mL～80mg/mL，K2S2O8的浓度为2.67mg/mL～40mg/mL；
二、铜网表面组装Ag纳米颗粒：将步骤一制备的具有针状粗糙结构的铜网置于AgNO3水溶液中，用254nm或365nm波长的紫外灯照射10min～60min，取出铜网用超纯水清洗，在温度为40℃～80℃的条件下干燥30min，得到表面组装Ag纳米颗粒的铜网；步骤二中所述的AgNO3水溶液的浓度为0.5mg/mL～5mg/mL；
三、CO2响应聚合物制备：在惰性气体Ⅰ保护和温度为10℃的水浴条件下，将十二硫醇、丙酮和甲基三辛基氯化铵在三颈瓶中均匀混合，然后搅拌10min～40min，得到混合液Ⅰ；
将混合液Ⅰ逐滴滴加到氢氧化钠水溶液Ⅰ中，搅拌10min～40min，得到混合液Ⅱ，加入三氯甲烷，再逐滴滴加氢氧化钠水溶液Ⅱ，搅拌8h～16h，然后依次加入超纯水和浓HCl，搅拌10min～40min，停止通入惰性气体Ⅰ，抽滤收集滤饼Ⅰ，将滤饼Ⅰ加入到异丙醇中搅拌10min～40min后，抽滤收集滤饼Ⅱ，将滤饼Ⅱ在温度为40℃～80℃的条件下干燥4h～10h，得到S-1-十二烷基-S'-(α,α'-二甲基-α"-乙酸)三硫代碳酸酯；
在惰性气体Ⅱ保护和常温的条件下，将S-1-十二烷基-S'-(α,α'-二甲基-α"-乙酸)三硫代碳酸酯、偶氮二异丁腈、甲基丙烯酸二乙氨基乙酯和1,4-二氧六环均匀混合，在惰性气体保护和温度为80℃的条件下搅拌18h，停止通入惰性气体Ⅱ，将反应产物置于透析袋中，将透析袋置于pH为4.5～5的HCl水溶液中透析70h～72h，取出后冷冻干燥，得到具有CO2响应的聚合物；所述的透析袋的截留分子量为3000道尔顿；
所述的氢氧化钠水溶液Ⅰ中氢氧化钠的质量分数为50％；所述的氢氧化钠水溶液Ⅱ中氢氧化钠的质量分数为50％；所述的氢氧化钠水溶液Ⅱ与氢氧化钠水溶液Ⅰ的体积相等；步骤三中所述的十二硫醇与氢氧化钠水溶液Ⅰ中的氢氧化钠的质量比为(70～100):33.5；步骤三中所述的丙酮与氢氧化钠水溶液Ⅰ中的氢氧化钠的质量比为(50～25):33.5；步骤三中所述的甲基三辛基氯化铵与氢氧化钠水溶液Ⅰ中的氢氧化钠的质量比为(5～8):33.5；步骤三中所述的三氯甲烷与氢氧化钠水溶液Ⅰ中的氢氧化钠的质量比为(60～90):33.5；步骤三中所述的浓HCl的质量分数为37％；步骤三中所述的浓HCl体积与氢氧化钠水溶液Ⅰ中的氢氧化钠的质量比为(50mL～300mL):33.5g；步骤三中所述的异丙醇的体积与氢氧化钠水溶液Ⅰ中的氢氧化钠的质量比为(100mL～2000mL):33.5g；步骤三中所述的超纯水与氢氧化钠水溶液Ⅰ的体积比为5:(2～5)；
步骤三中所述的偶氮二异丁腈与S-1-十二烷基-S'-(α,α'-二甲基-α"-乙酸)三硫代碳酸酯的质量比为(50～150):4；步骤三中所述的1,4-二氧六环与S-1-十二烷基-S'-(α,α'-二甲基-α"-乙酸)三硫代碳酸酯的质量比为(3mL～20mL):4mg；步骤三中所述的甲基丙烯酸二乙氨基乙酯与S-1-十二烷基-S'-(α,α'-二甲基-α"-乙酸)三硫代碳酸酯的质量比为(250～3750):1；
四、CO2响应超疏水铜网制备：将PDMS基体A与固化剂B混合在甲苯溶液中，然后加入步骤三制备的具有CO2响应的聚合物，搅拌10min～40min，得到混合液Ⅲ，将步骤二制备的表面组装Ag纳米颗粒的铜网置于混合液Ⅲ中，浸泡1min～20min，取出后在温度为40℃～80℃的条件下干燥30min，得到CO2响应智能亲疏水转换铜网；
步骤四中所述的PDMS基体A与固化剂B的质量比为1:(0.05～0.5)；步骤四中所述的PDMS基体A与固化剂B的总质量与甲苯的体积的比为1g:(10mL～100mL)；步骤四中所述的具有CO2响应的聚合物的质量与甲苯的体积的比为1g:(10mL～400mL)。
本发明的CO2响应智能亲疏水转换铜网应用于油水混合物的分离。
本发明中的PDMS基体A是硅橡胶弹性体基体，固化剂B是硅橡胶弹性体固化剂，均购买自美国Dow Corning公司，规格为S184。
本发明的有益效果：
本发明通过对铜网表面进行刻蚀和组装Ag纳米颗粒的操作，提高了铜网表面的粗糙结构，然后对其表面修饰了PDEAEMA-CTA和PDMS，使表面同时具有超疏水特性和CO2响应下智能亲疏水转换特性，同时，利用PDMS提高了表面的耐用性。
本发明制备方法简单，选用CO2作为刺激响应的触发气体，亲疏水转换速度快、无毒、价格低廉、且溶于水后无副产物堆积。
本发明制备的铜网可在5min～15min便实现超疏水与超亲水之间的切换，并且可以快速分离油水混合物。
附图说明
图1为试验一的步骤一制备的具有针状粗糙结构的铜网的SEM图；
图2为试验一制备的CO2响应智能亲疏水转换铜网在通CO2前的水接触角照片；
图3为试验一制备的CO2响应智能亲疏水转换铜网在通CO2后的水接触角照片；
图4为试验二的示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式为一种CO2响应智能亲疏水转换铜网的制备方法，具体是按以下步骤进行的：
一、制备具有针状粗糙结构的铜网：将孔径为50μm～1000μm的铜网依次置于丙酮、乙醇和超纯水中各超声清洗15min～30min，超声的频率为25KHz～60KHz，清洗后在温度为40℃～80℃的条件下干燥30min；
配制NaOH与K2S2O8的混合水溶液，将干燥后的铜网置于NaOH与K2S2O8的混合水溶液中，并在室温下刻蚀10min～120min，然后用超纯水清洗，在温度为40℃～80℃的条件下干燥30min，得到具有针状粗糙结构的铜网；
步骤一中所述的NaOH与K2S2O8的混合水溶液中NaOH的浓度为8mg/mL～80mg/mL，K2S2O8的浓度为2.67mg/mL～40mg/mL；
二、铜网表面组装Ag纳米颗粒：将步骤一制备的具有针状粗糙结构的铜网置于AgNO3水溶液中，用254nm或365nm波长的紫外灯照射10min～60min，取出铜网用超纯水清洗，在温度为40℃～80℃的条件下干燥30min，得到表面组装Ag纳米颗粒的铜网；步骤二中所述的AgNO3水溶液的浓度为0.5mg/mL～5mg/mL；
三、CO2响应聚合物制备：在惰性气体Ⅰ保护和温度为10℃的水浴条件下，将十二硫醇、丙酮和甲基三辛基氯化铵在三颈瓶中均匀混合，然后搅拌10min～40min，得到混合液Ⅰ；
将混合液Ⅰ逐滴滴加到氢氧化钠水溶液Ⅰ中，搅拌10min～40min，得到混合液Ⅱ，快速加入三氯甲烷，再逐滴滴加氢氧化钠水溶液Ⅱ，搅拌8h～16h，然后依次加入超纯水和浓HCl，搅拌10min～40min，停止通入惰性气体Ⅰ，抽滤收集滤饼Ⅰ，将滤饼Ⅰ加入到异丙醇中搅拌10min～40min后，抽滤收集滤饼Ⅱ，将滤饼Ⅱ在温度为40℃～80℃的条件下干燥4h～10h，得到S-1-十二烷基-S'-(α,α'-二甲基-α"-乙酸)三硫代碳酸酯；
在惰性气体Ⅱ保护和常温的条件下，将S-1-十二烷基-S'-(α,α'-二甲基-α"-乙酸)三硫代碳酸酯、偶氮二异丁腈、甲基丙烯酸二乙氨基乙酯和1,4-二氧六环均匀混合，在惰性气体保护和温度为80℃的条件下搅拌18h，停止通入惰性气体Ⅱ，将反应产物置于透析袋中，将透析袋置于pH为4.5～5的HCl水溶液中透析70h～72h，取出后冷冻干燥，得到具有CO2响应的聚合物；所述的透析袋的截留分子量为3000道尔顿；
所述的氢氧化钠水溶液Ⅰ中氢氧化钠的质量分数为50％；所述的氢氧化钠水溶液Ⅱ中氢氧化钠的质量分数为50％；所述的氢氧化钠水溶液Ⅱ与氢氧化钠水溶液Ⅰ的体积相等；步骤三中所述的十二硫醇与氢氧化钠水溶液Ⅰ中的氢氧化钠的质量比为(70～100):33.5；步骤三中所述的丙酮与氢氧化钠水溶液Ⅰ中的氢氧化钠的质量比为(50～25):33.5；步骤三中所述的甲基三辛基氯化铵与氢氧化钠水溶液Ⅰ中的氢氧化钠的质量比为(5～8):33.5；步骤三中所述的三氯甲烷与氢氧化钠水溶液Ⅰ中的氢氧化钠的质量比为(60～90):33.5；步骤三中所述的浓HCl的质量分数为37％；步骤三中所述的浓HCl体积与氢氧化钠水溶液Ⅰ中的氢氧化钠的质量比为(50mL～300mL):33.5g；步骤三中所述的异丙醇的体积与氢氧化钠水溶液Ⅰ中的氢氧化钠的质量比为(100mL～2000mL):33.5g；步骤三中所述的超纯水与氢氧化钠水溶液Ⅰ的体积比为5:(2～5)；
步骤三中所述的偶氮二异丁腈与S-1-十二烷基-S'-(α,α'-二甲基-α"-乙酸)三硫代碳酸酯的质量比为(50～150):4；步骤三中所述的1,4-二氧六环与S-1-十二烷基-S'-(α,α'-二甲基-α"-乙酸)三硫代碳酸酯的质量比为(3mL～20mL):4mg；步骤三中所述的甲基丙烯酸二乙氨基乙酯与S-1-十二烷基-S'-(α,α'-二甲基-α"-乙酸)三硫代碳酸酯的质量比为(250～3750):1；
四、CO2响应超疏水铜网制备：将PDMS基体A与固化剂B混合在甲苯溶液中，然后加入步骤三制备的具有CO2响应的聚合物，搅拌10min～40min，得到混合液Ⅲ，将步骤二制备的表面组装Ag纳米颗粒的铜网置于混合液Ⅲ中，浸泡1min～20min，取出后在温度为40℃～80℃的条件下干燥30min，得到CO2响应智能亲疏水转换铜网；
步骤四中所述的PDMS基体A与固化剂B的质量比为1:(0.05～0.5)；步骤四中所述的PDMS基体A与固化剂B的总质量与甲苯的体积的比为1g:(10mL～100mL)；步骤四中所述的具有CO2响应的聚合物的质量与甲苯的体积的比为1g:(10mL～400mL)。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤三中所述的惰性气体Ⅰ为N2。其他与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：步骤三中所述的惰性气体Ⅰ为氩气。其他与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：步骤三中所述的惰性气体Ⅱ为N2。其他与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：步骤三中所述的惰性气体Ⅱ为氩气。其他与具体实施方式一至四之一相同。
用以下试验对本发明进行验证：
试验一：本试验为一种CO2响应智能亲疏水转换铜网的制备方法，具体是按以下步骤进行的：
一、制备具有针状粗糙结构的铜网：将孔径为600μm的铜网依次置于丙酮、乙醇和超纯水中各超声清洗30min，超声的频率为50KHz，清洗后在温度为60℃的条件下干燥30min；
配制NaOH与K2S2O8的混合水溶液，将干燥后的铜网置于NaOH与K2S2O8的混合水溶液中，并在室温下刻蚀20min，然后用超纯水清洗，在温度为60℃的条件下干燥30min，得到具有针状粗糙结构的铜网；
步骤一中所述的NaOH与K2S2O8的混合水溶液中NaOH的浓度为46.7mg/mL，K2S2O8的浓度为26.7mg/mL；
二、铜网表面组装Ag纳米颗粒：将步骤一制备的具有针状粗糙结构的铜网置于AgNO3水溶液中，用254nm波长的紫外灯照射20min，取出铜网用超纯水清洗，在温度为60℃的条件下干燥30min，得到表面组装Ag纳米颗粒的铜网；步骤二中所述的AgNO3水溶液的浓度为1.5mg/mL；
三、CO2响应聚合物制备：在惰性气体Ⅰ保护和温度为10℃的水浴条件下，将十二硫醇、丙酮和甲基三辛基氯化铵在三颈瓶中均匀混合，然后搅拌20min，得到混合液Ⅰ；
将混合液Ⅰ逐滴滴加到氢氧化钠水溶液Ⅰ中，搅拌20min，得到混合液Ⅱ，快速加入三氯甲烷，再逐滴滴加氢氧化钠水溶液Ⅱ，搅拌12h，然后依次加入超纯水和浓HCl，搅拌20min，停止通入惰性气体Ⅰ，抽滤收集滤饼Ⅰ，将滤饼Ⅰ加入到异丙醇中搅拌20min后，抽滤收集滤饼Ⅱ，将滤饼Ⅱ在温度为60℃的条件下干燥4h，得到S-1-十二烷基-S'-(α,α'-二甲基-α"-乙酸)三硫代碳酸酯；
在惰性气体Ⅱ保护和常温的条件下，将S-1-十二烷基-S'-(α,α'-二甲基-α"-乙酸)三硫代碳酸酯、偶氮二异丁腈、甲基丙烯酸二乙氨基乙酯和1,4-二氧六环均匀混合，在惰性气体保护和温度为80℃的条件下搅拌18h，停止通入惰性气体Ⅱ，将反应产物置于透析袋中，将透析袋置于pH为4.5的HCl水溶液中透析72h，取出后冷冻干燥，得到具有CO2响应的聚合物；所述的透析袋的截留分子量为3000道尔顿；
所述的氢氧化钠水溶液Ⅰ中氢氧化钠的质量分数为50％；所述的氢氧化钠水溶液Ⅱ中氢氧化钠的质量分数为50％；所述的氢氧化钠水溶液Ⅱ与氢氧化钠水溶液Ⅰ的体积相等；步骤三中所述的十二硫醇与氢氧化钠水溶液Ⅰ中的氢氧化钠的质量比为95:33.5；步骤三中所述的丙酮与氢氧化钠水溶液Ⅰ中的氢氧化钠的质量比为192.4:33.5；步骤三中所述的甲基三辛基氯化铵与氢氧化钠水溶液Ⅰ中的氢氧化钠的质量比为6.5:33.5；步骤三中所述的三氯甲烷与氢氧化钠水溶液Ⅰ中的氢氧化钠的质量比为80:33.5；步骤三中所述的浓HCl的质量分数为37％；步骤三中所述的浓HCl体积与氢氧化钠水溶液Ⅰ中的氢氧化钠的质量比为100mL:33.5g；步骤三中所述的异丙醇的体积与氢氧化钠水溶液Ⅰ中的氢氧化钠的质量比为1000mL:33.5g；步骤三中所述的超纯水与氢氧化钠水溶液Ⅰ的体积比为50:33.5；
步骤三中所述的偶氮二异丁腈与S-1-十二烷基-S'-(α,α'-二甲基-α"-乙酸)三硫代碳酸酯的质量比为25:1；步骤三中所述的1,4-二氧六环与S-1-十二烷基-S'-(α,α'-二甲基-α"-乙酸)三硫代碳酸酯的质量比为5mL:2mg；步骤三中所述的甲基丙烯酸二乙氨基乙酯与S-1-十二烷基-S'-(α,α'-二甲基-α"-乙酸)三硫代碳酸酯的质量比为2000:1；
四、CO2响应超疏水铜网制备：将PDMS基体A与固化剂B混合在甲苯溶液中，然后加入步骤三制备的具有CO2响应的聚合物，搅拌20min，得到混合液Ⅲ，将步骤二制备的表面组装Ag纳米颗粒的铜网置于混合液Ⅲ中，浸泡5min，取出后在温度为60℃的条件下干燥30min，得到CO2响应智能亲疏水转换铜网；
步骤四中所述的PDMS基体A与固化剂B的质量比为5:1；步骤四中所述的PDMS基体A与固化剂B的总质量与甲苯的体积的比为1g:20mL；步骤四中所述的具有CO2响应的聚合物的质量与甲苯的体积的比为1g:50mL。
步骤三中所述的惰性气体Ⅰ为N2；步骤三中所述的惰性气体Ⅱ为N2。
图1为试验一的步骤一制备的具有针状粗糙结构的铜网的SEM图，从图中可以看出铜网在刻蚀后表面具有针状粗糙结构，提高了铜网表面的粗糙结构，提高其疏水性。
试验二：将试验一制备的CO2响应智能亲疏水转换铜网夹在两个玻璃管之间，将润滑油与水的混合物倒入玻璃管中，(如图4所示，1和3为玻璃管，其中1为两端开口的玻璃管，2为铜网，箭头为润滑油与水的混合物倒入的倒入方向)，其中润滑油与水的体积比为1:1。
由于试验一制备的CO2响应智能亲疏水转换铜网具有超疏水和超亲油的特性，因此润滑油从铜网中透过而水被铜网阻挡，由此来实现油水混合物中油的有效分离。
将试验一制备的CO2响应智能亲疏水转换铜网完全置于水面上，向水中通入CO2气体10min后，铜网由超疏水态转换为超亲水状态，此时重复试验二的过程，铜网则可有效地将水滤过而截住油。
通过控制CO2的通入与否，可以实现可控的过滤油水混合物中的水或油相。
利用接触角测试仪对试验一制备的CO2响应智能亲疏水转换铜网在通CO2前后的水接触角进行测试。如附图2所示，未通入CO2前，铜网表面的水接触角为152.8±2.0o，为超疏水状态；如图3所示，通CO2十分钟后，其水接触角变为0o，为超亲水状态。
Claims (5)
1.一种CO2响应智能亲疏水转换铜网的制备方法，其特征在于CO2响应智能亲疏水转换铜网的制备方法是按以下步骤进行的：
一、制备具有针状粗糙结构的铜网：将孔径为50μm～1000μm的铜网依次置于丙酮、乙醇和超纯水中各超声清洗15min～30min，超声的频率为25KHz～60KHz，清洗后在温度为40℃～80℃的条件下干燥30min；
配制NaOH与K2S2O8的混合水溶液，将干燥后的铜网置于NaOH与K2S2O8的混合水溶液中，并在室温下刻蚀10min～120min，然后用超纯水清洗，在温度为40℃～80℃的条件下干燥30min，得到具有针状粗糙结构的铜网；
步骤一中所述的NaOH与K2S2O8的混合水溶液中NaOH的浓度为8mg/mL～80mg/mL，K2S2O8的浓度为2.67mg/mL～40mg/mL；
二、铜网表面组装Ag纳米颗粒：将步骤一制备的具有针状粗糙结构的铜网置于AgNO3水溶液中，用254nm或365nm波长的紫外灯照射10min～60min，取出铜网用超纯水清洗，在温度为40℃～80℃的条件下干燥30min，得到表面组装Ag纳米颗粒的铜网；步骤二中所述的AgNO3水溶液的浓度为0.5mg/mL～5mg/mL；
三、CO2响应聚合物制备：在惰性气体Ⅰ保护和温度为10℃的水浴条件下，将十二硫醇、丙酮和甲基三辛基氯化铵在三颈瓶中均匀混合，然后搅拌10min～40min，得到混合液Ⅰ；
将混合液Ⅰ逐滴滴加到氢氧化钠水溶液Ⅰ中，搅拌10min～40min，得到混合液Ⅱ，加入三氯甲烷，再逐滴滴加氢氧化钠水溶液Ⅱ，搅拌8h～16h，然后依次加入超纯水和浓HCl，搅拌10min～40min，停止通入惰性气体Ⅰ，抽滤收集滤饼Ⅰ，将滤饼Ⅰ加入到异丙醇中搅拌10min～40min后，抽滤收集滤饼Ⅱ，将滤饼Ⅱ在温度为40℃～80℃的条件下干燥4h～10h，得到S-1-十二烷基-S'-(α,α'-二甲基-α"-乙酸)三硫代碳酸酯；
在惰性气体Ⅱ保护和常温的条件下，将S-1-十二烷基-S'-(α,α'-二甲基-α"-乙酸)三硫代碳酸酯、偶氮二异丁腈、甲基丙烯酸二乙氨基乙酯和1,4-二氧六环均匀混合，在惰性气体保护和温度为80℃的条件下搅拌18h，停止通入惰性气体Ⅱ，将反应产物置于透析袋中，将透析袋置于pH为4.5～5的HCl水溶液中透析70h～72h，取出后冷冻干燥，得到具有CO2响应的聚合物；所述的透析袋的截留分子量为3000道尔顿；
所述的氢氧化钠水溶液Ⅰ中氢氧化钠的质量分数为50％；所述的氢氧化钠水溶液Ⅱ中氢氧化钠的质量分数为50％；所述的氢氧化钠水溶液Ⅱ与氢氧化钠水溶液Ⅰ的体积相等；步骤三中所述的十二硫醇与氢氧化钠水溶液Ⅰ中的氢氧化钠的质量比为(70～100):33.5；步骤三中所述的丙酮与氢氧化钠水溶液Ⅰ中的氢氧化钠的质量比为(50～25):33.5；步骤三中所述的甲基三辛基氯化铵与氢氧化钠水溶液Ⅰ中的氢氧化钠的质量比为(5～8):33.5；步骤三中所述的三氯甲烷与氢氧化钠水溶液Ⅰ中的氢氧化钠的质量比为(60～90):33.5；步骤三中所述的浓HCl的质量分数为37％；步骤三中所述的浓HCl体积与氢氧化钠水溶液Ⅰ中的氢氧化钠的质量比为(50mL～300mL):33.5g；步骤三中所述的异丙醇的体积与氢氧化钠水溶液Ⅰ中的氢氧化钠的质量比为(100mL～2000mL):33.5g；步骤三中所述的超纯水与氢氧化钠水溶液Ⅰ的体积比为5:(2～5)；
步骤三中所述的偶氮二异丁腈与S-1-十二烷基-S'-(α,α'-二甲基-α"-乙酸)三硫代碳酸酯的质量比为(50～150):4；步骤三中所述的1,4-二氧六环与S-1-十二烷基-S'-(α,α'-二甲基-α"-乙酸)三硫代碳酸酯的质量比为(3mL～20mL):4mg；步骤三中所述的甲基丙烯酸二乙氨基乙酯与S-1-十二烷基-S'-(α,α'-二甲基-α"-乙酸)三硫代碳酸酯的质量比为(250～3750):1；
四、CO2响应超疏水铜网制备：将PDMS基体A与固化剂B混合在甲苯溶液中，然后加入步骤三制备的具有CO2响应的聚合物，搅拌10min～40min，得到混合液Ⅲ，将步骤二制备的表面组装Ag纳米颗粒的铜网置于混合液Ⅲ中，浸泡1min～20min，取出后在温度为40℃～80℃的条件下干燥30min，得到CO2响应智能亲疏水转换铜网；
步骤四中所述的PDMS基体A与固化剂B的质量比为1:(0.05～0.5)；步骤四中所述的PDMS基体A与固化剂B的总质量与甲苯的体积的比为1g:(10mL～100mL)；步骤四中所述的具有CO2响应的聚合物的质量与甲苯的体积的比为1g:(10mL～400mL)。
2.根据权利要求1所示的一种CO2响应智能亲疏水转换铜网的制备方法，其特征在于步骤三中所述的惰性气体Ⅰ为N2。
3.根据权利要求1所示的一种CO2响应智能亲疏水转换铜网的制备方法，其特征在于步骤三中所述的惰性气体Ⅰ为氩气。
4.根据权利要求1所示的一种CO2响应智能亲疏水转换铜网的制备方法，其特征在于步骤三中所述的惰性气体Ⅱ为N2。
5.根据权利要求1所示的一种CO2响应智能亲疏水转换铜网的制备方法，其特征在于步骤三中所述的惰性气体Ⅱ为氩气。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810250400.6A CN108355379B (zh) | 2018-03-23 | 2018-03-23 | 一种co2响应智能亲疏水转换铜网的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810250400.6A CN108355379B (zh) | 2018-03-23 | 2018-03-23 | 一种co2响应智能亲疏水转换铜网的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108355379A true CN108355379A (zh) | 2018-08-03 |
| CN108355379B CN108355379B (zh) | 2020-04-24 |
Family
ID=63000814
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810250400.6A Expired - Fee Related CN108355379B (zh) | 2018-03-23 | 2018-03-23 | 一种co2响应智能亲疏水转换铜网的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108355379B (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109762427A (zh) * | 2019-02-01 | 2019-05-17 | 哈尔滨工业大学 | 一种疏水透明涂层的制备方法及其应用 |
| CN111841083A (zh) * | 2019-04-28 | 2020-10-30 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种pdms与氢氧化铜复合材料、其制备方法及应用 |
| CN114307254A (zh) * | 2022-01-07 | 2022-04-12 | 四川农业大学 | 水下疏油/油下疏水可切换的油水分离材料及其制备方法 |
| CN115304977A (zh) * | 2021-05-07 | 2022-11-08 | 香港大学 | 控制、排斥和/或灭活病毒和细菌的pH/CO2响应性智能抗病原体涂层 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20100056652A1 (en) * | 2008-08-28 | 2010-03-04 | General Electric Company | Processes for forming hydrophilic membranes and porous membranes thereof |
| CN104788631A (zh) * | 2015-04-07 | 2015-07-22 | 同济大学 | 一种含n,n-二甲基乙脒的二氧化碳响应性嵌段共聚物的制备方法 |
| CN104841293A (zh) * | 2015-05-13 | 2015-08-19 | 清华大学 | 一种具有co2刺激响应的油水分离纳米纤维膜及其制备方法与应用 |
| CN105017469A (zh) * | 2015-07-16 | 2015-11-04 | 陕西科技大学 | 一种阳离子型含氟无皂乳液的制备方法 |
-
2018
- 2018-03-23 CN CN201810250400.6A patent/CN108355379B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20100056652A1 (en) * | 2008-08-28 | 2010-03-04 | General Electric Company | Processes for forming hydrophilic membranes and porous membranes thereof |
| CN104788631A (zh) * | 2015-04-07 | 2015-07-22 | 同济大学 | 一种含n,n-二甲基乙脒的二氧化碳响应性嵌段共聚物的制备方法 |
| CN104841293A (zh) * | 2015-05-13 | 2015-08-19 | 清华大学 | 一种具有co2刺激响应的油水分离纳米纤维膜及其制备方法与应用 |
| CN105017469A (zh) * | 2015-07-16 | 2015-11-04 | 陕西科技大学 | 一种阳离子型含氟无皂乳液的制备方法 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109762427A (zh) * | 2019-02-01 | 2019-05-17 | 哈尔滨工业大学 | 一种疏水透明涂层的制备方法及其应用 |
| CN111841083A (zh) * | 2019-04-28 | 2020-10-30 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种pdms与氢氧化铜复合材料、其制备方法及应用 |
| CN115304977A (zh) * | 2021-05-07 | 2022-11-08 | 香港大学 | 控制、排斥和/或灭活病毒和细菌的pH/CO2响应性智能抗病原体涂层 |
| CN114307254A (zh) * | 2022-01-07 | 2022-04-12 | 四川农业大学 | 水下疏油/油下疏水可切换的油水分离材料及其制备方法 |
| CN114307254B (zh) * | 2022-01-07 | 2023-10-24 | 四川农业大学 | 水下疏油/油下疏水可切换的油水分离材料及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108355379B (zh) | 2020-04-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108355379A (zh) | 一种co2响应智能亲疏水转换铜网的制备方法 | |
| CN105968215B (zh) | 一种纳米纤维素接枝氨基酸的方法在超滤膜方面的应用 | |
| CN110330672B (zh) | 聚(n-异丙基丙烯酰胺)反蛋白石水凝胶的制备方法 | |
| CN106552518B (zh) | 一种水凝胶纳米纤维过滤膜及其制备方法 | |
| CN113214809A (zh) | 一种环保型调剖堵水体系及其制备方法和在中低温高含水油藏中的应用 | |
| CN101239295A (zh) | 纳米微米复合微球的制备方法 | |
| CN109939624A (zh) | 一种生物相容性涂层可控的核壳型磁性粒子的制备方法 | |
| CN109734839B (zh) | 一种高抗凝型聚苯乙烯微球及其制备方法与应用 | |
| CN109749024A (zh) | 一种导电多孔水凝胶及其制备方法 | |
| CN110527118B (zh) | 一种湿度荧光色彩响应高分子弹性体薄膜材料及其制备方法 | |
| CN106519152A (zh) | 一种聚合物纳米粒子、复合水凝胶及其制备方法 | |
| CN104672368B (zh) | 一种形态可调的各向异性非对称乳胶粒子的制备方法 | |
| CN114192079A (zh) | 一种磁性中空聚合物微球及其制备方法和应用 | |
| CN107812500A (zh) | 一种磁性聚合物微球及其制备方法 | |
| EP1256380B1 (de) | Adsorbentien zur Perfusion von Blut und deren Herstellungsverfahren | |
| CN114106254B (zh) | 一种用多孔微球做模板的细乳液聚合法制备官能化磁性聚合物微球的方法 | |
| CN102897826A (zh) | 一种超浓乳液制备纳米氧化锌复合材料的方法 | |
| CN110841603A (zh) | 纳米纤维素-氧化石墨烯复合材料的制备方法 | |
| CN107118296B (zh) | 一种具有可控薄荷醇包覆量的高分子树脂复合微球及其制备方法 | |
| CN103657608B (zh) | 磁性包硅酵母嫁接聚乙烯亚胺生物复合材料的制备方法及其应用 | |
| CN112812203B (zh) | 一种引发剂及聚合物/金属氧化物复合材料的制备方法 | |
| CN115947888B (zh) | 一种快速温敏响应聚丙烯酰胺复合水凝胶的制备方法 | |
| CN118271546A (zh) | 一种带有双键官能团的多孔磁纳米粒子及其制备方法和应用 | |
| CN105237790B (zh) | 一种双仿生涂层的制备方法 | |
| CN117757088A (zh) | 一种三元聚电解质及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20200424 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |