CN112958049B - 一种非晶二氧化硅陶瓷包覆聚酯纤维吸油材料的制备方法 - Google Patents

一种非晶二氧化硅陶瓷包覆聚酯纤维吸油材料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种非晶SiO2陶瓷包覆聚酯纤维吸油材料的制备方法，具体按照以下步骤实施：步骤1，将聚酯纤维浸渍到SiO2溶胶中，取出、干燥，得到具有SiO2凝胶包覆层的聚酯纤维；步骤2，将步骤1得到的具有SiO2凝胶包覆层的聚酯纤维通过紫外辐照辅助低温热处理转化为非晶SiO2陶瓷层包覆的聚酯纤维；步骤3，将步骤2得到的非晶SiO2陶瓷层包覆的聚酯纤维进行低表面能化学修饰，得到非晶SiO2陶瓷包覆的聚酯纤维吸油材料。本发明制备的非晶SiO2陶瓷包覆的聚酯纤维吸油材料解决了现有油污处理材料油水选择性差、吸油倍率和保油率低的问题。

Description

一种非晶二氧化硅陶瓷包覆聚酯纤维吸油材料的制备方法
技术领域
本发明属于油吸附材料技术领域，具体涉及一种非晶SiO2陶瓷包覆聚酯纤维吸油材料的制备方法。
背景技术
近年来，随着工业技术和经济技术的快速发展，石油泄露、船体溢油事故的多发性和不确定性，以及含油废水的不达标排放，对水生动植物、人类健康和生态环境产生了严重威胁，成为全球亟待解决的重要环境问题之一。
传统的油污处理方法包括就地焚烧、瓢舀或使用除油剂等，但这些方法对大面积油污染和紧急溢油事故的处理效率低，有些甚至可能因为过多化学试剂的使用产生二次污染。而吸附法可有效收集油品并集中处理油污，但传统的吸油材料，如沸石、黏土、麦秸、麻袋、稻草、活性炭等，油水选择性差、吸油倍率和保油率低，同时材料回收困难且重复使用性差。
聚酯纤维具有高的强度和弹性模量、耐热性好、质轻且成本低，是一种潜在的吸油材料。然而，聚酯纤维在吸收油的同时还可吸收部分的水，致使其油水选择性差，此外，在酸、碱、盐及有机溶剂等环境中极易降解而无法循环使用。
发明内容
本发明的目的是提供一种非晶SiO2陶瓷包覆聚酯纤维吸油材料的制备方法，解决了现有油污处理材料油水选择性差、吸油倍率和保油率低的问题。
本发明所采用的技术方案是，一种非晶SiO2陶瓷包覆聚酯纤维吸油材料的制备方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1，将聚酯纤维浸渍到SiO2溶胶中，取出、干燥，得到具有SiO2凝胶包覆层的聚酯纤维；
步骤2，将步骤1得到的具有SiO2凝胶包覆层的聚酯纤维通过紫外辐照辅助低温热处理转化为非晶SiO2陶瓷层包覆的聚酯纤维；
步骤3，将步骤2得到的非晶SiO2陶瓷层包覆的聚酯纤维进行低表面能化学修饰，得到非晶SiO2陶瓷包覆的聚酯纤维吸油材料。
本发明的特点还在于，
步骤1中，SiO2溶胶的制备过程为：室温下，将正硅酸乙酯加入无水乙醇与去离子水的混合液中，再逐滴加入醋酸，磁力搅拌8～14h，得到SiO2溶胶。
SiO2溶胶的浓度为0.2～1.0mol/L，无水乙醇为溶剂，正硅酸乙酯、去离子水、醋酸的摩尔比为1:6:0.08。
步骤1中，浸渍时间为10s，干燥温度为室温～80℃，干燥时间为0.5～2h。
步骤2中，紫外辐照辅助低温热处理的紫外光波长为180～265nm，辐照时间为0.5～2.5h，辅助加热温度为100～200℃。
步骤3具体过程为：将步骤2得到的非晶SiO2陶瓷层包覆的聚酯纤维放入低表面能修饰剂溶液中浸泡修饰，取出，用无水乙醇洗涤除去表面残留的修饰剂，干燥，得到非晶SiO2陶瓷包覆的聚酯纤维吸油材料。
低表面能修饰剂溶液的浓度为5～50g/L，其中，低表面能修饰剂为十八烷基三甲氧基硅烷、十六烷基三甲氧基硅烷、氨基丙基三甲氧基硅烷或乙烯基三甲氧基硅烷中的一种，溶剂为无水乙醇。
浸泡时间为4～12h，干燥温度为室温～80℃。
本发明的有益效果在于：
(1)本发明一种非晶SiO2陶瓷包覆聚酯纤维吸油材料的制备方法，采用紫外辐照辅助低温热处理技术实现了非晶SiO2陶瓷层在聚酯纤维上的低温包覆；
(2)本发明一种非晶SiO2陶瓷包覆聚酯纤维吸油材料的制备方法，包覆在聚酯纤维表面的非晶SiO2陶瓷层化学性质稳定，从而赋予聚酯纤维吸油材料优异的耐酸、碱、盐及有机溶剂稳定性；
(3)本发明一种非晶SiO2陶瓷包覆聚酯纤维吸油材料的制备方法，制备的非晶SiO2陶瓷包覆聚酯纤维吸油材料具有超疏水/超亲油特性，对汽油、柴油、煤油、菜籽油、硅油等多种油品均具有优异的吸附性；
(4)本发明一种非晶SiO2陶瓷包覆聚酯纤维吸油材料的制备方法，制备的非晶SiO2陶瓷包覆聚酯纤维吸油材料具有蓬松结构，根据不同油品的黏度大小，可通过调整聚酯纤维吸油材料的压实密度来保证其吸油倍率和保油率；
(5)本发明一种非晶SiO2陶瓷包覆聚酯纤维吸油材料的制备方法，制备的非晶SiO2陶瓷包覆聚酯纤维吸油材料力学及化学性质稳定，经50次以上的吸油-挤压-再生循环使用后仍具有良好的吸油和保油性能。
附图说明
图1是本发明方法制备的非晶SiO2陶瓷包覆的聚酯纤维吸油材料中的非晶SiO2陶瓷包覆层的XRD图；
图2是聚酯纤维的SEM图；
图3是本发明方法制备的非晶SiO2陶瓷包覆的聚酯纤维吸油材料的SEM图；
图4是水和汽油在本发明方法制备的非晶SiO2陶瓷包覆的聚酯纤维吸油材料表面的润湿性图；
图5是本发明方法制备的非晶SiO2陶瓷包覆的聚酯纤维吸油材料对水的静态接触角图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明一种非晶SiO2陶瓷包覆聚酯纤维吸油材料的制备方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1，将聚酯纤维浸渍到SiO2溶胶中10s，取出，在室温～80℃温度下干燥0.5～2h，得到具有SiO2凝胶包覆层的聚酯纤维；
其中，SiO2溶胶的制备过程为：室温下，将正硅酸乙酯加入无水乙醇与去离子水的混合液中，再逐滴加入醋酸，磁力搅拌8～14h，得到SiO2溶胶；
其中，SiO2溶胶的浓度为0.2～1.0mol/L，无水乙醇为溶剂，正硅酸乙酯、去离子水、醋酸的摩尔比为1:6:0.08；
步骤2，将步骤1得到的具有SiO2凝胶包覆层的聚酯纤维通过紫外辐照辅助低温热处理转化为非晶SiO2陶瓷层包覆的聚酯纤维；
其中，紫外光波长为180～265nm，辐照时间为0.5～2.5h，辅助加热温度为100～200℃；
步骤3，将步骤2得到的非晶SiO2陶瓷层包覆的聚酯纤维放入低表面能修饰剂溶液中浸泡修饰4～12h，取出，用无水乙醇洗涤除去表面残留的修饰剂，在室温～80℃温度下干燥，得到非晶SiO2陶瓷包覆的聚酯纤维吸油材料；
其中，低表面能修饰剂溶液的浓度为5～50g/L，其中，低表面能修饰剂为十八烷基三甲氧基硅烷、十六烷基三甲氧基硅烷、氨基丙基三甲氧基硅烷或乙烯基三甲氧基硅烷中的一种，溶剂为无水乙醇。
实施例1
步骤1，将聚酯纤维浸渍到SiO2溶胶中10s，取出，在25℃温度下干燥2h，得到具有SiO2凝胶包覆层的聚酯纤维；
其中，SiO2溶胶的制备过程为：室温下，将正硅酸乙酯加入无水乙醇与去离子水的混合液中，再逐滴加入醋酸，磁力搅拌8h，得到SiO2溶胶；
其中，SiO2溶胶的浓度为0.2mol/L，无水乙醇为溶剂，正硅酸乙酯、去离子水、醋酸的摩尔比为1:6:0.08；
步骤2，将步骤1得到的具有SiO2凝胶包覆层的聚酯纤维通过紫外辐照辅助低温热处理转化为非晶SiO2陶瓷层包覆的聚酯纤维；
其中，紫外光波长为180nm，辐照时间为0.5h，辅助加热温度为100℃；
步骤3，将步骤2得到的非晶SiO2陶瓷层包覆的聚酯纤维放入低表面能修饰剂溶液中浸泡修饰4h，取出，用无水乙醇洗涤除去表面残留的修饰剂，在25℃温度下干燥，得到非晶SiO2陶瓷包覆的聚酯纤维吸油材料；
其中，低表面能修饰剂溶液的浓度为5g/L，其中，低表面能修饰剂为十八烷基三甲氧基硅烷，溶剂为无水乙醇。
如图1所示，仅在2θ＝23°附近观察到了一个强的馒头峰，表明SiO2包覆层为非晶陶瓷相；
如图2所示，未经处理的聚酯纤维表面光滑，纤维直径约为40μm；如图3所示，非晶SiO2陶瓷包覆的聚酯纤维吸油材料表面的粗糙度明显增大，纤维直径略有增大，非晶SiO2陶瓷包覆层的厚度为20nm；
如图4所示，发现汽油液滴与非晶SiO2陶瓷包覆的聚酯纤维吸油材料接触后便立即渗透进入纤维材料内部，表现出了优异的超亲油性，而水滴始终悬浮在非晶SiO2陶瓷包覆的聚酯纤维吸油材料表面；
如图5所示，非晶SiO2陶瓷包覆的聚酯纤维吸油材料对水的静态接触角为151.6°，达到超疏水状态，由此可见，非晶SiO2陶瓷包覆的聚酯纤维吸油材料具有超亲油/超疏水特性。
(1)吸油性能测试
将非晶SiO2陶瓷包覆的聚酯纤维吸油材料用来吸附油水混合液中的汽油(汽油:水＝1:6)，用公式
Figure BDA0002916896780000061
来计算吸油倍率，用公式
Figure BDA0002916896780000062
来计算保油率，测10组取其平均值，其中，m1为吸油达到饱和后的质量，m0为吸油前吸油材料的质量，m′1为材料饱和吸油经晃动后剩余油的质量；当非晶SiO2陶瓷包覆的聚酯纤维吸油材料的压实密度为19g/L时，其对汽油的吸油倍率为23g/g，保油率为92.3％。
(2)非晶SiO2陶瓷包覆的聚酯纤维吸油材料的循环使用性能测试
非晶SiO2陶瓷包覆的聚酯纤维吸油材料经50次以上的吸油-挤压-再生循环使用后测得其对汽油的吸油倍率为22.7g/g，仅下降1.3％。
(3)非晶SiO2陶瓷包覆的聚酯纤维吸油材料耐酸、碱、盐和有机溶剂的稳定性测试
在实际的油吸附环境使用中，非晶SiO2陶瓷包覆的聚酯纤维吸油材料的稳定性是一个很重要的参数，将非晶SiO2陶瓷包覆的聚酯纤维吸油材料分别浸泡于pH＝1的HCl水溶液、pH＝12的NaOH水溶液、20g/L的NaCl水溶液及有机溶剂中120h后，分别测试其对汽油的吸附能力，结果表明：非晶SiO2陶瓷包覆的聚酯纤维吸油材料经pH＝1的HCl水溶液浸泡后，吸油倍率为21.8g/g，下降5.4％；经pH＝12的NaOH水溶液中浸泡后，吸油倍率为21.5g/g，下降6.0％；经20g/L的NaCl水溶液浸泡后，吸油倍率为22g/g，下降4.3％；经甲醇溶剂浸泡后，吸油倍率为21.6g/g，下降5.0％。
实施例2
步骤1，将聚酯纤维浸渍到SiO2溶胶中10s，取出，在室40℃温度下干燥1.5h，得到具有SiO2凝胶包覆层的聚酯纤维；
其中，SiO2溶胶的制备过程为：室温下，将正硅酸乙酯加入无水乙醇与去离子水的混合液中，再逐滴加入醋酸，磁力搅拌10h，得到SiO2溶胶；
其中，SiO2溶胶的浓度为0.5mol/L，无水乙醇为溶剂，正硅酸乙酯、去离子水、醋酸的摩尔比为1:6:0.08；
步骤2，将步骤1得到的具有SiO2凝胶包覆层的聚酯纤维通过紫外辐照辅助低温热处理转化为非晶SiO2陶瓷层包覆的聚酯纤维；
其中，紫外光波长为200nm，辐照时间为1.5h，辅助加热温度为130℃；
步骤3，将步骤2得到的非晶SiO2陶瓷层包覆的聚酯纤维放入低表面能修饰剂溶液中浸泡8h修饰，取出，用无水乙醇洗涤除去表面残留的修饰剂，在40℃温度下干燥，得到非晶SiO2陶瓷包覆的聚酯纤维吸油材料；非晶SiO2陶瓷包覆层的厚度为45nm；非晶SiO2陶瓷包覆的聚酯纤维吸油材料对水的静态接触角为153°；
其中，低表面能修饰剂溶液的浓度为20g/L，其中，低表面能修饰剂为十六烷基三甲氧基硅烷，溶剂为无水乙醇。
(1)吸油性能测试
将非晶SiO2陶瓷包覆的聚酯纤维吸油材料用来吸附油水混合液中的煤油(煤油:水＝1:6)，当非晶SiO2陶瓷包覆的聚酯纤维吸油材料的压实密度为17g/L时，其对煤油的吸油倍率为27.7g/g，保油率为1.2％。
(2)非晶SiO2陶瓷包覆的聚酯纤维吸油材料的循环使用性能测试
非晶SiO2陶瓷包覆的聚酯纤维吸油材料经50次以上的吸油-挤压-再生循环使用后测得其对煤油的吸油倍率为22.7g/g，仅下降1.2％。
(3)非晶SiO2陶瓷包覆的聚酯纤维吸油材料耐酸、碱、盐和有机溶剂的稳定性测试
在实际的油吸附环境使用中，非晶SiO2陶瓷包覆的聚酯纤维吸油材料经pH＝1的HCl水溶液浸泡120h后，对煤油吸油倍率为26.6g/g，下降5.0％；经pH＝12的NaOH水溶液中浸泡120h后，吸油倍率为26.4g/g，下降5.7％；经20g/L的NaCl水溶液浸泡120h后，吸油倍率为27g/g，下降3.5％；经乙醇溶剂浸泡120h后，吸油倍率为26.7g/g，下降4.5％。
实施例3
步骤1，将聚酯纤维浸渍到SiO2溶胶中10s，取出，在60℃温度下干燥1h，得到具有SiO2凝胶包覆层的聚酯纤维；
其中，SiO2溶胶的制备过程为：室温下，将正硅酸乙酯加入无水乙醇与去离子水的混合液中，再逐滴加入醋酸，磁力搅拌12h，得到SiO2溶胶；
其中，SiO2溶胶的浓度为0.8mol/L，无水乙醇为溶剂，正硅酸乙酯、去离子水、醋酸的摩尔比为1:6:0.08；
步骤2，将步骤1得到的具有SiO2凝胶包覆层的聚酯纤维通过紫外辐照辅助低温热处理转化为非晶SiO2陶瓷层包覆的聚酯纤维；
其中，紫外光波长为237nm，辐照时间为2h，辅助加热温度为150℃；
步骤3，将步骤2得到的非晶SiO2陶瓷层包覆的聚酯纤维放入低表面能修饰剂溶液中浸泡10h修饰，取出，用无水乙醇洗涤除去表面残留的修饰剂，在60℃温度下干燥，得到非晶SiO2陶瓷包覆的聚酯纤维吸油材料；非晶SiO2陶瓷包覆层的厚度为60nm；非晶SiO2陶瓷包覆的聚酯纤维吸油材料对水的静态接触角为154.2°；
其中，低表面能修饰剂溶液的浓度为35g/L，其中，低表面能修饰剂为氨基丙基三甲氧基硅烷，溶剂为无水乙醇。
(1)吸油性能测试
将非晶SiO2陶瓷包覆的聚酯纤维吸油材料用来吸附油水混合液中的菜籽油(菜籽油:水＝1:6)，当非晶SiO2陶瓷包覆的聚酯纤维吸油材料的压实密度为16g/L时，其对菜籽油的吸油倍率为33g/g，保油率为95.3％。
(2)非晶SiO2陶瓷包覆的聚酯纤维吸油材料的循环使用性能测试
非晶SiO2陶瓷包覆的聚酯纤维吸油材料经50次以上的吸油-挤压-再生循环使用后测得其对菜籽油的吸油倍率为32.7g/g，仅下降1.0％。
(3)非晶SiO2陶瓷包覆的聚酯纤维吸油材料耐酸、碱、盐和有机溶剂的稳定性测试
在实际的油吸附环境使用中，非晶SiO2陶瓷包覆的聚酯纤维吸油材料经pH＝1的HCl水溶液浸泡120h后，对菜籽油吸油倍率为31.7g/g，下降4.0％；经pH＝12的NaOH水溶液中浸泡120h后，吸油倍率为31.3g/g，下降5.2％；经20g/L的NaCl水溶液浸泡120h后，吸油倍率为32.2g/g，下降2.4％；经丙酮溶剂浸泡120h后，吸油倍率为32g/g，下降3.0％。
实施例4
步骤1，将聚酯纤维浸渍到SiO2溶胶中10s，取出，在80℃温度下干燥0.5h，得到具有SiO2凝胶包覆层的聚酯纤维；
其中，SiO2溶胶的制备过程为：室温下，将正硅酸乙酯加入无水乙醇与去离子水的混合液中，再逐滴加入醋酸，磁力搅拌14h，得到SiO2溶胶；
其中，SiO2溶胶的浓度为1mol/L，无水乙醇为溶剂，正硅酸乙酯、去离子水、醋酸的摩尔比为1:6:0.08；
步骤1.2，将聚酯纤维浸入到SiO2溶胶中10s，取出，在80℃温度下干燥2h，得到具有SiO2凝胶包覆层的聚酯纤维；
步骤2，将步骤1得到的具有SiO2凝胶包覆层的聚酯纤维通过紫外辐照辅助低温热处理转化为非晶SiO2陶瓷层包覆的聚酯纤维；
其中，紫外光波长为265nm，辐照时间为2.5h，辅助加热温度为200℃；
步骤3，将步骤2得到的非晶SiO2陶瓷层包覆的聚酯纤维放入低表面能修饰剂溶液中浸泡12h修饰，取出，用无水乙醇洗涤除去表面残留的修饰剂，在80℃温度下干燥，得到非晶SiO2陶瓷包覆的聚酯纤维吸油材料；非晶SiO2陶瓷包覆层的厚度为80nm；非晶SiO2陶瓷包覆的聚酯纤维吸油材料对水的静态接触角为155°；
其中，低表面能修饰剂溶液的浓度为50g/L，其中，低表面能修饰剂为乙烯基三甲氧基硅烷，溶剂为无水乙醇。
(1)吸油性能测试
将非晶SiO2陶瓷包覆的聚酯纤维吸油材料用来吸附油水混合液中的硅油(硅油:水＝1:6)，当非晶SiO2陶瓷包覆的聚酯纤维吸油材料的压实密度为12g/L时，其对硅油的吸油倍率为112g/g，保油率为96.8％。
(2)非晶SiO2陶瓷包覆的聚酯纤维吸油材料的循环使用性能测试
非晶SiO2陶瓷包覆的聚酯纤维吸油材料经50次以上的吸油-挤压-再生循环使用后测得其对硅油的吸油倍率为111g/g，仅下降0.9％。
(3)非晶SiO2陶瓷包覆的聚酯纤维吸油材料耐酸、碱、盐和有机溶剂的稳定性测试
在实际的油吸附环境使用中，非晶SiO2陶瓷包覆的聚酯纤维吸油材料经pH＝1的HCl水溶液浸泡120h后，对硅油吸油倍率为108.8g/g，下降2.9％；经pH＝12的NaOH水溶液中浸泡120h后，吸油倍率为107.5g/g，下降4.0％；经20g/L的NaCl水溶液浸泡120h后，吸油倍率为109.8g/g，下降2.0％；经异丙醇溶剂浸泡120h后，吸油倍率为109.3g/g，下降2.4％。

Claims (8)

1.一种非晶SiO2陶瓷包覆聚酯纤维吸油材料的制备方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：
步骤1，将聚酯纤维浸渍到SiO2溶胶中，取出、干燥，得到具有SiO2凝胶包覆层的聚酯纤维；
步骤2，将步骤1得到的具有SiO2凝胶包覆层的聚酯纤维通过紫外辐照辅助低温热处理转化为非晶SiO2陶瓷层包覆的聚酯纤维；
步骤3，将步骤2得到的非晶SiO2陶瓷层包覆的聚酯纤维进行低表面能化学修饰，得到非晶SiO2陶瓷包覆的聚酯纤维吸油材料。
2.根据权利要求1所述一种非晶SiO2陶瓷包覆聚酯纤维吸油材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，SiO2溶胶的制备过程为：室温下，将正硅酸乙酯加入无水乙醇与去离子水的混合液中，再逐滴加入醋酸，磁力搅拌8～14h，得到SiO2溶胶。
3.根据权利要求2所述一种非晶SiO2陶瓷包覆聚酯纤维吸油材料的制备方法，其特征在于，所述SiO2溶胶的浓度为0.2～1.0mol/L，无水乙醇为溶剂，正硅酸乙酯、去离子水、醋酸的摩尔比为1:6:0.08。
4.根据权利要求1所述一种非晶SiO2陶瓷包覆聚酯纤维吸油材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，浸渍时间为10s，干燥温度为室温～80℃，干燥时间为0.5～2h。
5.根据权利要求1所述一种非晶SiO2陶瓷包覆聚酯纤维吸油材料的制备方法，其特征在于，所述步骤2中，紫外辐照辅助低温热处理的紫外光波长为180～265nm，辐照时间为0.5～2.5h，辅助加热温度为100～200℃。
6.根据权利要求1所述一种非晶SiO2陶瓷包覆聚酯纤维吸油材料的制备方法，其特征在于，所述步骤3具体过程为：将步骤2得到的非晶SiO2陶瓷层包覆的聚酯纤维放入低表面能修饰剂溶液中浸泡修饰，取出，用无水乙醇洗涤除去表面残留的修饰剂，干燥，得到非晶SiO2陶瓷包覆的聚酯纤维吸油材料。
7.根据权利要求6所述一种非晶SiO2陶瓷包覆聚酯纤维吸油材料的制备方法，其特征在于，所述低表面能修饰剂溶液的浓度为5～50g/L，其中，低表面能修饰剂为十八烷基三甲氧基硅烷、十六烷基三甲氧基硅烷、氨基丙基三甲氧基硅烷或乙烯基三甲氧基硅烷中的一种，溶剂为无水乙醇。
8.根据权利要求6所述一种非晶SiO2陶瓷包覆聚酯纤维吸油材料的制备方法，其特征在于，所述浸泡时间为4～12h，干燥温度为室温～80℃。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0835119A (ja) * 1994-07-21 1996-02-06 Toray Ind Inc 耐摩耗性の良好なポリエステル繊維とその製造方法
JP2007229667A (ja) * 2006-03-02 2007-09-13 National Institute Of Advanced Industrial & Technology ポリエステル繊維の光触媒コーティング方法
CN107986745A (zh) * 2017-12-20 2018-05-04 长春工业大学 聚酯纤维增韧二氧化硅气凝胶的制备工艺
CN108439417A (zh) * 2018-04-20 2018-08-24 西安理工大学 一种碳纳米管包覆二氧化硅微球复合纳米材料的制备方法
CN111592329A (zh) * 2020-05-25 2020-08-28 福建拓烯新材料科技有限公司 改性二氧化硅气凝胶的制备方法及改性二氧化硅气凝胶

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0835119A (ja) * 1994-07-21 1996-02-06 Toray Ind Inc 耐摩耗性の良好なポリエステル繊維とその製造方法
JP2007229667A (ja) * 2006-03-02 2007-09-13 National Institute Of Advanced Industrial & Technology ポリエステル繊維の光触媒コーティング方法
CN107986745A (zh) * 2017-12-20 2018-05-04 长春工业大学 聚酯纤维增韧二氧化硅气凝胶的制备工艺
CN108439417A (zh) * 2018-04-20 2018-08-24 西安理工大学 一种碳纳米管包覆二氧化硅微球复合纳米材料的制备方法
CN111592329A (zh) * 2020-05-25 2020-08-28 福建拓烯新材料科技有限公司 改性二氧化硅气凝胶的制备方法及改性二氧化硅气凝胶

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PET-SiO_2-NOEO超疏水膜优化制备及其油水分离性能评价;陈艳霞等;《浙江理工大学学报(自然科学版)》;20201231(第03期);第293-300页 *
The absorption and thermal behaviors of PET-SiO2 nanocomposite films;Tianbin Wu等;《Polymer Degradation and Stability》;20060403;第2205-2212页 *
The permeation of gases through a poly (ethylene terephthalate ) membrane deposited with SiO2;P.-V. Merceaa等;《Journal of Membrane Science》;19911231;第353-358页 *

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