CN108940236A - 一种不饱和炭净化材料的制备方法 - Google Patents

一种不饱和炭净化材料的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108940236A
CN108940236A CN201810916326.7A CN201810916326A CN108940236A CN 108940236 A CN108940236 A CN 108940236A CN 201810916326 A CN201810916326 A CN 201810916326A CN 108940236 A CN108940236 A CN 108940236A
Authority
CN
China
Prior art keywords
preparation
modified
coating
aqueous polyurethane
octadecylamine
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.)
Pending
Application number
CN201810916326.7A
Other languages
English (en)
Inventor
郭平
郭一平
胡细全
刘刚
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wuhan Xintian Damei Environmental Polytron Technologies Inc
Original Assignee
Wuhan Xintian Damei Environmental Polytron Technologies Inc
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wuhan Xintian Damei Environmental Polytron Technologies Inc filed Critical Wuhan Xintian Damei Environmental Polytron Technologies Inc
Priority to CN201810916326.7A priority Critical patent/CN108940236A/zh
Publication of CN108940236A publication Critical patent/CN108940236A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/20—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising free carbon; comprising carbon obtained by carbonising processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/20—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising free carbon; comprising carbon obtained by carbonising processes
    • B01J20/205—Carbon nanostructures, e.g. nanotubes, nanohorns, nanocones, nanoballs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/22—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising organic material
    • B01J20/26—Synthetic macromolecular compounds
    • B01J20/262—Synthetic macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon to carbon unsaturated bonds, e.g. obtained by polycondensation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28002—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
    • B01J20/28011—Other properties, e.g. density, crush strength
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/32—Impregnating or coating ; Solid sorbent compositions obtained from processes involving impregnating or coating
    • B01J20/3202—Impregnating or coating ; Solid sorbent compositions obtained from processes involving impregnating or coating characterised by the carrier, support or substrate used for impregnation or coating
    • B01J20/3204—Inorganic carriers, supports or substrates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/32—Impregnating or coating ; Solid sorbent compositions obtained from processes involving impregnating or coating
    • B01J20/3231—Impregnating or coating ; Solid sorbent compositions obtained from processes involving impregnating or coating characterised by the coating or impregnating layer
    • B01J20/3234—Inorganic material layers
    • B01J20/324—Inorganic material layers containing free carbon, e.g. activated carbon
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/32—Impregnating or coating ; Solid sorbent compositions obtained from processes involving impregnating or coating
    • B01J20/3231—Impregnating or coating ; Solid sorbent compositions obtained from processes involving impregnating or coating characterised by the coating or impregnating layer
    • B01J20/3242—Layers with a functional group, e.g. an affinity material, a ligand, a reactant or a complexing group
    • B01J20/3268—Macromolecular compounds
    • B01J20/3272—Polymers obtained by reactions otherwise than involving only carbon to carbon unsaturated bonds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/32—Impregnating or coating ; Solid sorbent compositions obtained from processes involving impregnating or coating
    • B01J20/3231—Impregnating or coating ; Solid sorbent compositions obtained from processes involving impregnating or coating characterised by the coating or impregnating layer
    • B01J20/3242—Layers with a functional group, e.g. an affinity material, a ligand, a reactant or a complexing group
    • B01J20/3285—Coating or impregnation layers comprising different type of functional groups or interactions, e.g. different ligands in various parts of the sorbent, mixed mode, dual zone, bimodal, multimodal, ionic or hydrophobic, cationic or anionic, hydrophilic or hydrophobic
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/32—Impregnating or coating ; Solid sorbent compositions obtained from processes involving impregnating or coating
    • B01J20/3231—Impregnating or coating ; Solid sorbent compositions obtained from processes involving impregnating or coating characterised by the coating or impregnating layer
    • B01J20/3289—Coatings involving more than one layer of same or different nature
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/02—Aerobic processes
    • C02F3/10—Packings; Fillings; Grids
    • C02F3/105—Characterized by the chemical composition
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)

Abstract

本发明涉及一种不饱和炭净化材料的制备方法，包括以下步骤：选择原材料，选择木炭或竹炭作为原材料；在筛分装置内对原材料进行筛分，提供符合尺寸规格的炭材料；通过传送带将筛分后的材料输送至喷润翻转装置进行喷涂改性形成涂层，并交替翻转，最后进行烘干。本发明提供了一种不饱和炭净化材料的制备方法，制造方法较为简单、成本低，进行喷涂改性后对外部环境的污染较小，制备出来的不饱和炭净化效果较好，能够满足绿色环保高效的大规模制备的市场需求。

Description

一种不饱和炭净化材料的制备方法
技术领域
本发明涉及用于污水处理的净化材料领域，具体涉及一种不饱和炭净化材料的制备方法。
背景技术
目前在污水处理等技术领域最常用的先进技术手段，是采用碳系载体在曝气生物滤池对污水进行净化。如果以活性炭用作碳系滤池的填充材料，虽然可以对水源进行深度净化，但由于普通活性炭容易因吸附饱和而丧失活性，故需要经常更换、提高了使用成本。因此随着技术的创新和发展，能够对活性炭材料进行表面物理改性和表面化学改性处理，且使得改性处理后的活性炭材料在污水处理应用中达到以下特性及优点：
1.外观：黑色无定型块状，本身元素无嗅无味；
2.不饱和炭质量标准达到附图1所示；
3.使木炭或竹炭表面的负电荷全部屏蔽，达到很好的硬度、不易破碎，且与微生物保持良好的相容性；
4.通过加入多氨基葡萄糖等高分子材料的浸透木炭或竹炭，更有利于微生物进入木炭或竹炭的毛细孔；
5.由于高孔隙率给大量微生物膜提供独立的立体结构，使得污水里面的污染物进入其空隙内以发挥生物摄食降解作用，同时也使正常脱落的生物膜从空隙内随水流出，减少了材料堵塞饱和的可能。
但是现有的对不饱和炭净化材料的制备方法存在制造工艺较为复杂，成本高且效率低，对外部环境的污染较大，制备出来的不饱和炭净化效果差，无法满足绿色环保高效的大规模制备的市场需求。
发明内容
本发明提供了一种，解决了以上所述的技术问题。
本发明解决上述技术问题的方案如下：一种不饱和炭净化材料的制备方法，包括以下步骤：选择原材料，选择木炭或竹炭作为原材料；在筛分装置内对原材料进行筛分，提供符合尺寸规格的炭材料；通过传送带将筛分后的材料输送至喷润翻转装置进行喷涂改性形成涂层，并交替翻转，最后进行烘干。
本发明的有益效果是：本发明提供了一种不饱和炭净化材料的制备方法，制造方法较为简单、成本低，进行喷涂改性后对外部环境的污染较小，制备出来的不饱和炭净化效果较好，能够满足绿色环保高效的大规模制备的市场需求。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，其中所述涂层的制备方法的步骤为：
步骤一：疏水型水性聚氨酯的制备
在氮气保护下，将50～70g的聚合物多元醇和15～25g的多异氰酸酯加入反应器中，搅拌均匀后加入0.1～0.3g二月桂酸二丁基锡，70～85℃温度下反应1～1.5h；加入3～5g的亲水扩链剂，在85～90℃的温度下反应1.5～2h；降温至40～60℃，加入10～20g的丙酮降低粘度，再加入2.5～4.5g的中和剂，常温下反应0.5～1h；继续加入4～8g的氨基硅油，10～30℃下反应0.5～1h，得到含疏水侧链的预聚体，然后将预聚体在高速搅拌下分散于去离子水中；得到含疏水侧基的改性水性聚氨酯乳液，进一步将乳液中的丙酮减压蒸馏去除；
步骤二：十八胺改性多壁碳纳米管的制备
取4～6g的多壁碳纳米管、300～400mL的浓硝酸溶液，加入到三口烧瓶中，进行加热回流反应；待反应结束后，将多壁碳纳米管用去离子水洗涤至中性，并在80～90℃真空干燥箱内烘干，得到羧基化的多壁碳纳米管；然后将0.4～0.6g羧基化的多壁碳纳米管、0.8～1.2g十八胺加入到30mL无水乙醇中，并在90℃的油浴锅中搅拌反应24～48h，待反应结束后，将产物冷却，并以乙醇为洗涤剂，离心洗涤5～7次，除去未反应的十八胺，最后将得到的黑色固体放在50℃的真空干燥烘箱烘干，得到经十八胺修饰的多壁碳纳米管；
步骤三：环保型导电超疏水涂层的制备
首先将步骤一中的改性水性聚氨酯乳液直接喷涂于洁净的载玻片表面，并在80～90℃下干燥2～3h完成固化，得到水性聚氨酯涂层1；然后将步骤二中的经十八胺修饰的多壁碳纳米管超声分散于酒精后，喷涂于水性聚氨酯涂层1表面，并在60～70℃下干燥1～2h，得到十八胺改性的多壁碳纳米管涂层2；再次将改性水性聚氨酯乳液喷涂到多壁碳纳米管涂层2表面，同样在80～90℃下干燥2～3h完成固化，得到水性聚氨酯面层3；最后将三个涂层依次叠加得到的“三明治涂层”在170～190℃下热处理0.5～1h得到环保型导电超疏水涂层。
采用上述进一步方案的有益效果是：
1)该涂层在制备过程中未使用任何有毒易挥发溶剂，仅使用少量乙醇作为分散剂，不会对环境和人体产生任何危害，是一种环境友好型材料；
2)该涂层制备的超疏水涂层具有优异的导电性能，表现出良好的通电升温特性，在抗静电、抗电磁干扰、抗冰覆等领域有潜在的应用价值；
3)采用喷涂法制备导电超疏水涂层，制备工艺简单，可大面积生产，且不受任何基材限制，具有广泛的应用前景。
进一步，所述步骤一中，聚合物多元醇为聚己二酸丁二醇酯二醇、聚己二酸己二醇酯二醇、聚己二酸、乙二醇一缩二乙二醇酯二醇、聚四氢呋喃二醇或聚碳酸酯二醇；多异氰酸酯为4,4-二环己基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、1,6-亚己基二异氰酸酯或苯二亚甲基二异氰酸酯；亲水扩链剂为二羟甲基丙酸、二羟基半酯、二乙烯三胺或甲基二乙醇胺；中和剂为三乙胺、氢氧化钠或三乙醇胺；氨基硅油为氨乙基氨丙基聚二甲基硅氧烷。
进一步，步骤二中：所述多壁碳纳米管由成都有机所提供，纯度大于95wt％，外径20-40nm，长度10-30nm；所述回流温度为110～120℃，回流反应时间为24h～48h；所述的浓硝酸溶液的质量分数为60％。
进一步，步骤三中：改性碳纳米管乙醇分散液的浓度控制在1～1.5％；所述喷涂工作压力为4～6kPa，喷涂距离为10～20cm。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明提供的一种不饱和炭的质量标准表格；
图2为本发明制备的导电超疏水涂层的扫描电镜图一；
图3为本发明制备的导电超疏水涂层的扫描电镜图二。
具体实施方式
以下结合附图1-3对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本发明提供了一种不饱和炭净化材料的制备方法，包括以下步骤：选择原材料，选择木炭或竹炭作为原材料；在筛分装置内对原材料进行筛分，提供符合尺寸规格的炭材料；通过传送带将筛分后的材料输送至喷润翻转装置进行喷涂改性形成涂层，并交替翻转，最后进行烘干。
上述实施例中提供了一种不饱和炭净化材料的制备方法，制造方法较为简单、成本低，进行喷涂改性后对外部环境的污染较小，制备出来的不饱和炭净化效果较好，能够满足绿色环保高效的大规模制备的市场需求。
本发明涉及的涂层的制备方法，由以下步骤实现：
步骤一：疏水型水性聚氨酯的制备
在氮气保护下，将50～70g的聚合物多元醇和15～25g的多异氰酸酯加入反应器中，搅拌均匀后加入0.1～0.3g二月桂酸二丁基锡，70～85℃温度下反应1～1.5h；加入3～5g的亲水扩链剂，在85～90℃的温度下反应1.5～2h；降温至40～60℃，加入10～20g的丙酮降低粘度，再加入2.5～4.5g的中和剂，常温下反应0.5～1h；继续加入4～8g的氨基硅油，10～30℃下反应0.5～1h，得到含疏水侧链的预聚体，然后将预聚体在高速搅拌下分散于去离子水中；得到含疏水侧基的改性水性聚氨酯乳液，进一步将乳液中的丙酮减压蒸馏去除。
聚合物多元醇为聚己二酸丁二醇酯二醇、聚己二酸己二醇酯二醇、聚己二酸乙二醇一缩二乙二醇酯二醇、聚四氢呋喃二醇或聚碳酸酯二醇；
多异氰酸酯为4,4-二环己基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、1,6-亚己基二异氰酸酯或苯二亚甲基二异氰酸酯；
亲水扩链剂为二羟甲基丙酸、二羟基半酯、二乙烯三胺或甲基二乙醇胺；
中和剂为三乙胺、氢氧化钠或三乙醇胺；
氨基硅油为氨乙基氨丙基聚二甲基硅氧烷。
步骤二：十八胺改性多壁碳纳米管的制备
取4～6g的多壁碳纳米管、300～400ml的浓硝酸溶液，加入到三口烧瓶中，进行加热回流反应；待反应结束后，将多壁碳纳米管用去离子水洗涤至中性，并在80～90℃真空干燥箱内烘干，得到羧基化的多壁碳纳米管；然后将0.4～0.6g羧基化的多壁碳纳米管、0.8～1.2g十八胺加入到30ml无水乙醇中，并在90℃的油浴锅中搅拌反应24～48h，待反应结束后，将产物冷却，并以乙醇为洗涤剂，离心洗涤5～7次，除去未反应的十八胺，最后将得到的黑色固体放在50℃的真空干燥烘箱烘干，得到经十八胺修饰的多壁纳米管。
所述多壁碳纳米管由成都有机所提供，纯度大于95wt％，外径20-40nm，长度10-30nm；
所述回流温度为110～120℃，回流反应时间为24h～48h；
所述的浓硝酸溶液的质量分数为60％。
步骤三：环保型导电超疏水涂层的制备
首先将步骤一中的改性水性聚氨酯乳液直接喷涂于洁净的载玻片表面，并在80～90℃下干燥2～3h完成固化，得到水性聚氨酯涂层1；然后将步骤二中的经十八胺修饰的多壁碳纳米管超声分散于酒精后，喷涂于水性聚氨酯涂层1表面，并在60～70℃下干燥1～2h，得到十八胺改性的多壁碳纳米管涂层2；再次将改性水性聚氨酯乳液喷涂到多壁碳纳米管涂层2表面，同样在80～90℃下干燥2～3h完成固化，得到水性聚氨酯面层3；最后将三个涂层依次叠加得到的“三明治涂层”在170～190℃下热处理0.5～1h得到环保型导电超疏水涂层。
所述改性碳纳米管乙醇分散液的浓度控制在1～1.5％；所述喷涂工作压力为4～6kPa，喷涂距离为10～20cm。
实施例1：
步骤一：疏水型水性聚氨酯的制备
在氮气保护下，将50g的聚合物多元醇和15g的多异氰酸酯加入反应器中，搅拌均匀后加入0.1g二月桂酸二丁基锡，70℃温度下反应1h；加入3g的亲水扩链剂，在85℃的温度下反应1.5h；降温至40℃，加入10g的丙酮降低粘度，再加入2.5g的中和剂，常温下反应0.5；继续加入4g的氨基硅油，10℃下反应0.5h，得到含疏水侧链的预聚体，然后将预聚体在高速搅拌下分散于去离子水中，得到含疏水侧基的改性水性聚氨酯乳液；进一步将乳液中的丙酮减压蒸馏去除。聚合物多元醇为聚己二酸丁二醇酯二醇；多异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯；亲水扩链剂为二羟甲基丙酸；中和剂为三乙胺；氨基硅油为氨乙基氨丙基聚二甲基硅氧烷。
步骤二：十八胺改性多壁碳纳米管的制备
取4g的多壁碳纳米管、300ml的浓硝酸溶液(浓硝酸的质量分数为60％)加入到三口烧瓶中，进行加热回流反应；待反应结束后，将多壁碳纳米管用去离子水洗涤至中性，并在80℃真空干燥箱内烘干，得到羧基化的多壁碳纳米管；然后将0.4g羧基化的多壁碳纳米管、0.8g十八胺加入到30ml无水乙醇中，并在90℃的油浴锅中搅拌反应24h，待反应结束后，将产物冷却，并以乙醇为洗涤剂，离心洗涤5次，除去未反应的十八胺。最后将得到的黑色固体放在50℃的真空干燥烘箱烘干，得到经十八胺修饰的多壁纳米管。
所述多壁碳纳米管由成都有机所提供，纯度大于95wt％，外径20-40nm，长度10-30nm；
所述回流温度为110℃，回流反应时间为24h；
步骤三：环保型导电超疏水涂层的制备
首先将步骤一中的改性水性聚氨酯乳液直接喷涂于洁净的载玻片表面，并在80℃下干燥2h完成固化，得到水性聚氨酯涂层1；然后将步骤二中的经十八胺修饰的多壁碳纳米管超声分散于酒精后，喷涂于水性聚氨酯涂层1表面，并在60℃下干燥1h，得到十八胺改性的多壁碳纳米管涂层2；再次将改性水性聚氨酯乳液喷涂到多壁碳纳米管涂层2表面，同样在80℃下干燥2h完成固化，得到水性聚氨酯面层3；最后将三个涂层依次叠加得到的“三明治涂层”在170℃下热处理0.5h得到环保型导电超疏水涂层。
所述改性碳纳米管乙醇分散液的浓度控制在1％；所述喷涂工作压力为4kPa，喷涂距离为10cm。
实施例2：
步骤一：疏水型水性聚氨酯的制备
在氮气保护下，将60g的聚合物多元醇和20g的多异氰酸酯加入反应器中，搅拌均匀后加入0.2g二月桂酸二丁基锡，80℃温度下反应1h；加入4g的亲水扩链剂，在90℃的温度下反应1.7h；降温至40℃，加入15g的丙酮降低粘度，再加入3g的中和剂，常温下反应1h；继续加入6g的氨基硅油，20℃下反应1h，得到含疏水侧链的预聚体，然后将预聚体在高速搅拌下分散于去离子水中，得到含疏水侧基的改性水性聚氨酯乳液；进一步将乳液中的丙酮减压蒸馏去除。
聚合物多元醇为聚己二酸己二醇酯二醇；多异氰酸酯为1,6-亚己基二异氰酸酯；亲水扩链剂为二羟甲基丙酸；中和剂氢氧化钠；氨基硅油为氨乙基氨丙基聚二甲基硅氧烷。
步骤二：十八胺改性多壁碳纳米管的制备
取5g的多壁碳纳米管、350ml的浓硝酸溶液(浓硝酸的质量分数为60％)加入到三口烧瓶中，进行加热回流反应；待反应结束后，将多壁碳纳米管用去离子水洗涤至中性，并在85℃真空干燥箱内烘干，得到羧基化的多壁碳纳米管；然后将0.5g羧基化的多壁碳纳米管、1.0g十八胺加入到30ml无水乙醇中，并在90℃的油浴锅中搅拌反应36h。待反应结束后，将产物冷却，并以乙醇为洗涤剂，离心洗涤6次，除去未反应的十八胺。最后将得到的黑色固体放在50℃的真空干燥烘箱烘干，得到经十八胺修饰的多壁纳米管。
所述多壁碳纳米管由成都有机所提供，纯度大于95wt％，外径20-40nm，长度10-30nm；
所述回流温度为115℃，回流反应时间为36h；
步骤三：环保型导电超疏水涂层的制备
首先将步骤一中的改性水性聚氨酯乳液直接喷涂于洁净的载玻片表面，并在85℃下干燥2.5h完成固化，得到水性聚氨酯涂层1；然后将步骤二中的经十八胺修饰的多壁碳纳米管超声分散于酒精后，喷涂于水性聚氨酯涂层1表面，并在65℃下干燥1.5h，得到十八胺改性的多壁碳纳米管涂层2；再次将改性水性聚氨酯乳液喷涂到多壁碳纳米管涂层2表面，同样在85℃下干燥2.5h完成固化，得到水性聚氨酯面层3；最后将三个涂层依次叠加得到的“三明治涂层”在180℃下热处理0.75h得到环保型导电超疏水涂层。
所述改性碳纳米管乙醇分散液的浓度控制在1.5％；所述喷涂工作压力为5kPa，喷涂距离为15cm。
实施例3：
步骤一：疏水型水性聚氨酯的制备
在氮气保护下，将70g的聚合物多元醇和25g的多异氰酸酯加入反应器中，搅拌均匀后加入0.3g二月桂酸二丁基锡，85℃温度下反应1.5h；加入5g的亲水扩链剂，在90℃的温度下反应2h；降温至60℃，加入20g的丙酮降低粘度，再加入4.5g的中和剂，常温下反应1h；继续加入8g的氨基硅油，30℃下反应1h，得到含疏水侧链的预聚体，然后将预聚体在高速搅拌下分散于去离子水中，得到含疏水侧基的改性水性聚氨酯乳液；进一步将乳液中的丙酮减压蒸馏去除。
聚合物多元醇为聚己二酸乙二醇一缩二乙二醇酯二醇；多异氰酸酯为1,6-亚己基二异氰酸酯；亲水扩链剂为甲基二乙醇胺；中和剂为三乙醇胺；氨基硅油为氨乙基氨丙基聚二甲基硅氧烷。
步骤二：十八胺改性多壁碳纳米管的制备
取6g的多壁碳纳米管、400ml的浓硝酸溶液(浓硝酸的质量分数为60％)加入到三口烧瓶中，进行加热回流反应；待反应结束后，将多壁碳纳米管用去离子水洗涤至中性，并在90℃真空干燥箱内烘干，得到羧基化的多壁碳纳米管；然后将0.6g羧基化的多壁碳纳米管、1.2g十八胺加入到30ml无水乙醇中，并在90℃的油浴锅中搅拌反应48h。待反应结束后，将产物冷却，并以乙醇为洗涤剂，离心洗涤7次，除去未反应的十八胺。最后将得到的黑色固体放在50℃的真空干燥烘箱烘干，得到经十八胺修饰的多壁纳米管。
所述多壁碳纳米管由成都有机所提供，纯度大于95wt％，外径20-40nm，长度10-30nm；
所述回流温度为120℃，回流反应时间为48h；
步骤三：环保型导电超疏水涂层的制备
首先将步骤一中的改性水性聚氨酯乳液直接喷涂于洁净的载玻片表面，并在90℃下干燥3h完成固化，得到水性聚氨酯涂层1；然后将步骤二中的经十八胺修饰的多壁碳纳米管超声分散于酒精后，喷涂于水性聚氨酯涂层1表面，并在70℃下干燥2h，得到十八胺改性的多壁碳纳米管涂层2；再次将改性水性聚氨酯乳液喷涂到多壁碳纳米管涂层2表面，同样在90℃下干燥3h完成固化，得到水性聚氨酯面层3；最后将三个涂层依次叠加得到的“三明治涂层”在190℃下热处理1h得到环保型导电超疏水涂层。
所述改性碳纳米管乙醇分散液的浓度控制在.5％；所述喷涂工作压力为6kPa，喷涂距离为20cm。
超疏水涂层是指涂层表面与水的接触角大于150°，且滚动角小于10°。本发明实例的涂层与水的接触角均远大于150℃，且滚动角均小于5°，达到超疏水性能。本发明实例3制备的导电超疏水涂层的不同放大倍率电镜图如图2、3所示。从图中可以看出，涂层表面均匀分布着管状凸起物，这种纳米级粗糙结构结合涂层表面的十八胺和有机硅低表面能物质，共同赋予了复合涂层超疏水性能，且由于多壁碳纳米管是一种优良的导电填料，因此当其在基材中相互搭接形成三维导电网络时，可赋予涂层优良的导电性能。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上所述而顺畅地实施本发明；但是,凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时,凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种不饱和炭净化材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：选择原材料，选择木炭或竹炭作为原材料；在筛分装置内对原材料进行筛分，提供符合尺寸规格的炭材料；通过传送带将筛分后的材料输送至喷润翻转装置进行喷涂改性形成涂层，并交替翻转，最后进行烘干。
2.根据权利要求1所述一种不饱和炭净化材料的制备方法，其特征在于，其中所述涂层的制备方法的步骤为：
步骤一：疏水型水性聚氨酯的制备
在氮气保护下，将50～70g的聚合物多元醇和15～25g的多异氰酸酯加入反应器中，搅拌均匀后加入0.1～0.3g二月桂酸二丁基锡，70～85℃温度下反应1～1.5h；加入3～5g的亲水扩链剂，在85～90℃的温度下反应1.5～2h；降温至40～60℃，加入10～20g的丙酮降低粘度，再加入2.5～4.5g的中和剂，常温下反应0.5～1h；继续加入4～8g的氨基硅油，10～30℃下反应0.5～1h，得到含疏水侧链的预聚体，然后将预聚体在高速搅拌下分散于去离子水中；得到含疏水侧基的改性水性聚氨酯乳液，进一步将乳液中的丙酮减压蒸馏去除；
步骤二：十八胺改性多壁碳纳米管的制备
取4～6g的多壁碳纳米管、300～400mL的浓硝酸溶液，加入到三口烧瓶中，进行加热回流反应；待反应结束后，将多壁碳纳米管用去离子水洗涤至中性，并在80～90℃真空干燥箱内烘干，得到羧基化的多壁碳纳米管；然后将0.4～0.6g羧基化的多壁碳纳米管、0.8～1.2g十八胺加入到30mL无水乙醇中，并在90℃的油浴锅中搅拌反应24～48h，待反应结束后，将产物冷却，并以乙醇为洗涤剂，离心洗涤5～7次，除去未反应的十八胺，最后将得到的黑色固体放在50℃的真空干燥烘箱烘干，得到经十八胺修饰的多壁碳纳米管；
步骤三：环保型导电超疏水涂层的制备
首先将步骤一中的改性水性聚氨酯乳液直接喷涂于洁净的载玻片表面，并在80～90℃下干燥2～3h完成固化，得到水性聚氨酯涂层1；然后将步骤二中的经十八胺修饰的多壁碳纳米管超声分散于酒精后，喷涂于水性聚氨酯涂层1表面，并在60～70℃下干燥1～2h，得到十八胺改性的多壁碳纳米管涂层2；再次将改性水性聚氨酯乳液喷涂到多壁碳纳米管涂层2表面，同样在80～90℃下干燥2～3h完成固化，得到水性聚氨酯面层3；最后将三个涂层依次叠加得到的“三明治涂层”在170～190℃下热处理0.5～1h得到环保型导电超疏水涂层。
3.根据权利要求2所述一种不饱和炭净化材料的制备方法，其特征在于，所述步骤一中，聚合物多元醇为聚己二酸丁二醇酯二醇、聚己二酸己二醇酯二醇、聚己二酸、乙二醇一缩二乙二醇酯二醇、聚四氢呋喃二醇或聚碳酸酯二醇；
多异氰酸酯为4,4-二环己基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、1,6-亚己基二异氰酸酯或苯二亚甲基二异氰酸酯；
亲水扩链剂为二羟甲基丙酸、二羟基半酯、二乙烯三胺或甲基二乙醇胺；
中和剂为三乙胺、氢氧化钠或三乙醇胺；
氨基硅油为氨乙基氨丙基聚二甲基硅氧烷。
4.根据权利要求3所述一种不饱和炭净化材料的制备方法，其特征在于，
步骤二中：
所述多壁碳纳米管由成都有机所提供，纯度大于95wt％，外径20-40nm，长度10-30nm；
所述回流温度为110～120℃，回流反应时间为24h～48h；
所述的浓硝酸溶液的质量分数为60％。
5.根据权利要求4所述一种不饱和炭净化材料的制备方法，其特征在于，
步骤三中：
改性碳纳米管乙醇分散液的浓度控制在1～1.5％；所述喷涂工作压力为4～6kPa，喷涂距离为10～20cm。
CN201810916326.7A 2018-08-13 2018-08-13 一种不饱和炭净化材料的制备方法 Pending CN108940236A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810916326.7A CN108940236A (zh) 2018-08-13 2018-08-13 一种不饱和炭净化材料的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810916326.7A CN108940236A (zh) 2018-08-13 2018-08-13 一种不饱和炭净化材料的制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108940236A true CN108940236A (zh) 2018-12-07

Family

ID=64469999

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810916326.7A Pending CN108940236A (zh) 2018-08-13 2018-08-13 一种不饱和炭净化材料的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108940236A (zh)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1907847A (zh) * 2006-08-17 2007-02-07 暨南大学 一种新型炭材料及其合成方法
CN104310392A (zh) * 2014-09-28 2015-01-28 大连理工大学 一种多孔炭材料的制备方法
CN106318184A (zh) * 2016-09-21 2017-01-11 陕西科技大学 一种环保型导电超疏水涂层的制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1907847A (zh) * 2006-08-17 2007-02-07 暨南大学 一种新型炭材料及其合成方法
CN104310392A (zh) * 2014-09-28 2015-01-28 大连理工大学 一种多孔炭材料的制备方法
CN106318184A (zh) * 2016-09-21 2017-01-11 陕西科技大学 一种环保型导电超疏水涂层的制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
黄彪等: "粒状活性炭表面涂层技术的研究", 《林业科学》 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Bayer Superhydrophobic coatings from ecofriendly materials and processes: a review
Gong et al. Highly durable superhydrophobic polydimethylsiloxane/silica nanocomposite surfaces with good self-cleaning ability
Ren et al. A novel TiO2@ stearic acid/chitosan coating with reversible wettability for controllable oil/water and emulsions separation
Huang et al. Environmentally durable superhydrophobic surfaces with robust photocatalytic self-cleaning and self-healing properties prepared via versatile film deposition methods
CN106318184B (zh) 一种环保型导电超疏水涂层的制备方法
Yuan et al. Improvement of blood compatibility on cellulose membrane surface by grafting betaines
CN113564918B (zh) 具有液滴单向渗透性的Janus织物及其制备方法
CN101792633B (zh) 一种抗静电超疏水复合涂层的制备方法
Xue et al. Large-area fabrication of superhydrophobic surfaces for practical applications: an overview
Zheng et al. Superhydrophobic poly (vinylidene fluoride) film fabricated by alkali treatment enhancing chemical bath deposition
EP1018531A2 (de) Hydrophobierungsverfahren für polymere Substrate
WO2008088730A2 (en) Method of forming an elastomeric fiber by electrospinning
CN110052083B (zh) 一种抗菌玻璃纤维过滤膜及其制备方法
CN109908774B (zh) 利用SiO2颗粒改性聚氨酯表面制备超疏水微孔膜的方法
WO2002055446A1 (de) Verfahren zur schmutzabweisenden ausrüstung von oberflächen
CN102357265A (zh) 一种表面改性聚氨酯中心静脉导管及其制备方法
EP1080794A3 (en) Coating film, and method and apparatus for producing the same
EP0625035A1 (de) Verfahren zur herstellung mit porösen klebstoffschichten beschichteter flexibler, flächiger träger.
CN103483607A (zh) 一种二氧化钛/聚硅氧烷光催化复合膜的制备方法
Chen et al. Hydrophobically modified sustainable bio-based polyurethane for controllable release of coated urea
CN111021143B (zh) 低定量超疏水滤纸及其制备方法
CN107287903A (zh) 一种耐沸水的可用于油水分离的超疏水织物的制备方法
CN108940236A (zh) 一种不饱和炭净化材料的制备方法
Huang et al. Two combination strategies of coordinated silicon elastomer and modified nano-silica to fabricate self-healing hybrid coating@ fabrics with high oil-water separation capabilities
CN111073030A (zh) 一种超疏水三维多孔材料及其制备方法

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
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20181207

RJ01 Rejection of invention patent application after publication