CN113856243B - 一种含氟倍半硅氧烷改性环氧树脂的油水分离材料及其制备方法与应用 - Google Patents

一种含氟倍半硅氧烷改性环氧树脂的油水分离材料及其制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种含氟倍半硅氧烷改性环氧树脂的油水分离材料及其制备方法与应用。本发明制备方法包括步骤：将丙烯酸丙酯双酚A环氧树脂和含氟倍半硅氧烷溶于溶剂a中得到混合液；将混合液涂覆在基材表面，然后经紫外光照射处理，得到含氟倍半硅氧烷改性环氧油水分离材料。本发明制备方法简单快捷，制备周期短，耗能低，成本低，可同时对多种基材进行处理，制造出多种用于油水分离的含氟倍半硅氧烷改性环氧油水分离材料；所得材料具有较好的疏水亲油性，且化学稳定性好，应用于油水分离效果优异。

Description

一种含氟倍半硅氧烷改性环氧树脂的油水分离材料及其制备 方法与应用
技术领域
本发明涉及一种含氟倍半硅氧烷改性环氧树脂的油水分离材料及其制备方法与应用，属于油水分离技术领域。
背景技术
水是维持人类生存的必须资源，随着人类活动的加剧和经济社会的快速发展，水资源面临的形势日趋严峻，以水资源紧张、水污染严重和洪涝灾害为特征的水危机已经成为人类可持续发展的重要制约因素。其中海上原油泄露频发以及生产生活中排放的含油废水严重污染了水环境，阻碍了水资源的循环利用。对于含油污水，传统的处理方式有热化学处理法、微波处理法、旋流分离法和超声波破乳法，以及一些物理法如重力分离、离心分离等，不仅费时费力，且易产生二次污染。相较于传统方法，膜分离技术，处理过程简单、能耗低、分离效率高且不易造成二次污染，通过使用超浸润的材料可选择性的吸收油或水。其中超疏水-超亲油型材料，因其疏水性能良好，抗污抗菌性好而广泛用于油水混合物的分离。
环氧树脂是一种非常重要的热固型树脂，环氧树脂粘结性强、固化物稳定性好、机械强度高、电绝缘性优良、收缩率及吸水率低，用作涂料、胶粘剂及高分子材料，在航空航天、电子电气、交通、水利、化工等许多部门得到广泛应用。例如防腐涂料，阻燃材料，纳米复合材料，结构胶粘剂，纤维增强聚合物，微电子和增强无碱玻璃纤维层压板。环氧树脂也可应用于油水分离，为了提高环氧树脂涂敷滤纸、海绵等基材的油水分离效率，需要提高基材表面对分离两相的选择性。研究者们多选择带有疏水基团的化合物改性基材的表面，使其具有疏水亲油性。倍半硅氧烷由于具有较低的表面能，以及特殊的分子级别的有机-无机杂化结构，被认为是表面改性剂的理想构筑单元。倍半硅氧烷组成为[RSiO1.5]n(R为有机基团，当n＝8时最为典型)，其以无机Si-O-Si结构为内核，外围连接改性的有机基团，为制备具有优异的疏水性和机械性能的新型表面改性剂提供了优良的平台，尤其是有机部分使其具有良好的溶解性的同时，还可以产生新的协同性能，这在实际应用中是非常重要的。中国专利文献CN107724080A公开了一种具有油水分离功能的超疏水阻燃织物及其制备方法，通过使用带有环氧基团的含氟聚合物和带有氨基基团的含硅化合物对织物改性制得。该织物通过环氧基团和氨基基团两者的反应，使含氟聚合物和含硅化合物通过交联的方式附着在织物上，使得处理后的织物具有耐久性。该织物具有亲水疏油的特性，可用于油水分离领域。但该发明制备含氟聚合物合成方法较为复杂，周期较长，耗能高。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明提供一种含氟倍半硅氧烷改性环氧树脂的油水分离材料及其制备方法与应用。本发明制备方法简单快捷，制备周期短，耗能低，成本低，可同时对多种基材进行处理，制造出多种用于油水分离的含氟倍半硅氧烷改性环氧油水分离材料；所得材料具有较好的疏水亲油性，且化学稳定性好，应用于油水分离效果优异。
本发明的技术方案如下：
一种含氟倍半硅氧烷改性环氧树脂的油水分离材料，所述油水分离材料为基材和含氟倍半硅氧烷改性环氧树脂的复合物；所述含氟倍半硅氧烷改性环氧树脂为含氟倍半硅氧烷和环氧树脂经巯烯反应得到；所述环氧树脂为丙烯酸丙酯双酚A环氧树脂，具有如下所示结构：
Figure BDA0003306009960000021
根据本发明优选的，所述含氟倍半硅氧烷为八巯丙基倍半硅氧烷和全氟己基乙烯经巯烯反应得到。
根据本发明优选的，所述基材为滤纸、海绵或织物。
上述含氟倍半硅氧烷改性环氧树脂的油水分离材料的制备方法，包括步骤：
将丙烯酸丙酯双酚A环氧树脂和含氟倍半硅氧烷溶于溶剂a中得到混合液；将混合液涂覆在基材表面，然后经紫外光照射处理，得到含氟倍半硅氧烷改性环氧树脂的油水分离材料。
根据本发明优选的，所述溶剂a为三氯甲烷、二氯甲烷、四氢呋喃或丙酮；所述混合液中，含氟倍半硅氧烷的质量浓度为0.2-12‰。
根据本发明优选的，所述丙烯酸丙酯双酚A环氧树脂和含氟倍半硅氧烷的质量比为1:0.02-1.2。根据所处理水质油水比例的不同，选择不同比例的丙烯酸丙酯双酚A环氧树脂和含氟倍半硅氧烷进行处理。
优选的，当基材为滤纸时，所述丙烯酸丙酯双酚A环氧树脂和含氟倍半硅氧烷的质量比为1:0.1-0.3；当基材为海绵时，所述丙烯酸丙酯双酚A环氧树脂和含氟倍半硅氧烷的质量比为1:0.2-1.2。
根据本发明优选的，将混合液涂覆在基材表面可采用浸泡处理或滴涂的方法。
根据本发明，采用浸泡处理或滴涂的方法使得基材对于混合液达到饱和即可。
根据本发明优选的，所述紫外光照射处理的条件为：紫外光照射20-60min，优选为30min；紫外光波长为365nm。增加光照处理时间可增加交联度。
根据本发明优选的，所述含氟倍半硅氧烷为八巯丙基倍半硅氧烷和全氟己基乙烯经巯烯反应得到。
根据本发明，所述八巯丙基倍半硅氧烷具有如下所示结构：
Figure BDA0003306009960000031
优选的，含氟倍半硅氧烷的制备方法包括步骤：将八巯丙基倍半硅氧烷和全氟己基乙烯溶于溶剂b中，经紫外光照射、去除溶剂、干燥得到含氟倍半硅氧烷。
进一步优选的，所述溶剂b为四氢呋喃，丙酮，三氯甲烷或二氯甲烷；所述八巯丙基倍半硅氧烷的质量和溶剂b的体积比为0.02-0.03g/mL。
进一步优选的，八巯丙基倍半硅氧烷和全氟己基乙烯的摩尔比为1:1-7，优选为1:4-7。
进一步优选的，紫外光照射条件为：紫外光照射10-30min，优选为20min；紫外光波长为365nm。
根据本发明优选的，所述丙烯酸丙酯双酚A环氧树脂可直接市购获得。
上述含氟倍半硅氧烷改性环氧树脂的油水分离材料的应用，应用于油水分离。
本发明的技术特点及有益效果如下：
1、本发明通过笼形八巯丙基倍半硅氧烷与全氟己基乙烯进行巯烯点击化学反应，快速、高效的对倍半硅氧烷进行了疏水改性得到了含氟倍半硅氧烷；丰富了用于基材表面改性的含氟结构材料，进而利用其自组装形成不同微、纳结构而增加材料的疏水性。然后通过溶液浸渍法将含氟倍半硅氧烷和丙烯酸丙酯双酚A环氧树脂涂覆在滤纸、海绵等基材上，由于氢键作用，基材上的羟基可以与丙烯酸丙酯双酚A环氧进行较强结合，从而使丙烯酸丙酯双酚A环氧牢固的结合在基质上，保证了材料的结构稳定性；含氟倍半硅氧烷和丙烯酸丙酯双酚A环氧树脂在基质上经巯烯点击化学反应得到含氟倍半硅氧烷改性环氧树脂表面涂层，从而实现了本发明油水分离材料的制备。
2、本发明制备方法简单，可同时对多种基材进行处理，制造出多种用于油水分离的含氟倍半硅氧烷改性环氧油水分离材料；整个制备过程简单快捷，耗能低，所需原料量少，且滤纸、海绵等基材来源广泛，绿色环保无污染，制备成本低。
3、本发明基材经过改性，降低了基材的表面能。所得油水分离材料中含氟倍半硅氧烷和丙烯酸丙酯双酚A环氧树脂发挥协同作用实现本发明优异的效果；其中，含氟倍半硅氧烷具有疏水性质的长侧链，进一步增大了基材的疏水效果。本发明所得油水分离材料，水滴不能润湿含氟倍半硅氧烷改性环氧油水分离材料的表面，但油滴能顺利通过，具有良好的疏水亲油的性质，水接触角可达160°以上；具有化学稳定性好，应用于油水分离效果优异，且自清洁性能好的特点。
4、本发明含氟倍半硅氧烷改性环氧树脂的油水分离材料从分子层面对多面体倍半硅氧烷进行改性制备含氟倍半硅氧烷纳米粒子，涂敷到材料表面后，通过含氟倍半硅氧烷纳米粒子聚集，自组装，形成定向稳定排列，从而获得理想的拒液效果。相比背景技术引用的专利，含氟倍半硅氧烷纳米粒子的制备工艺更为简单，在用量较少的情况下，就可以达到较为优异的疏水效果。材料的疏水效果一方面来自经过改性的基材表面具有一定的粗糙度，另一方面源于含氟倍半硅氧烷纳米粒子在基材表面的自组装后的微纳结构化，再一方面是含氟倍半硅氧烷和丙烯酸丙酯双酚A环氧树脂的协同作用。
附图说明
图1是实施例2-8所得油水分离材料正反面的水接触角测试图；
图2是实施例9-14所得油水分离材料的水接触角测试图；
图3是对比例1制备的材料与水接触角随时间的变化图；
图4是实施例5制备的油水分离材料对不同油的吸附量图；
图5是实施例10制备的油水分离材料对不同油的吸附量图；
图6是实施例2-8方法制备的油水分离材料对油/水混合物的通量图；
图7是实施例2-8制备的油水分离材料对石油醚/水的分离效率图；
图8是实施例2-8制备的油水分离材料对石油醚乳液的分离效率图；
图9是实施例5制备的油水分离材料与原始滤纸的自清洁性比较图。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明做进一步说明，但不限于此。
实施例中所用原料均为常规原料，可市购获得；所述方法如无特殊说明均为现有技术。
实施例1
含氟倍半硅氧烷的制备：
不同取代数量的含氟倍半硅氧烷的制备路线示意如下所示：
Figure BDA0003306009960000051
1、八巯丙基倍半硅氧烷和全氟己基乙烯摩尔比为1:4的含氟倍半硅氧烷的制备(全氟己基乙烯和八巯丙基倍半硅氧烷中的任意四个巯基进行反应，简称SQ-F4)：
(1)在250mL单口烧瓶中加入120mL四氢呋喃、2.86g八巯丙基倍半硅氧烷、4.0g全氟己基乙烯，搅拌均匀后，室温下，紫外光(紫外灯固定波长365nm)下照射20分钟。
(2)反应完成后，旋干，去除溶剂，真空干燥24小时得到透明固体。
2、八巯丙基倍半硅氧烷和全氟己基乙烯摩尔比为1:7的含氟倍半硅氧烷的制备(简称SQ-F7)：
(1)在250mL单口烧瓶中加入120mL四氢呋喃、2.80g八巯丙基倍半硅氧烷、6.9g全氟己基乙烯，搅拌均匀后，室温下，紫外光(紫外灯固定波长365nm)下照射20分钟
(2)反应完成后，旋干，去除溶剂，真空干燥24小时得到透明固体。
实施例2
一种含氟倍半硅氧烷改性环氧树脂的油水分离材料，制备步骤如下：
将丙烯酸丙酯双酚A环氧树脂和含氟倍半硅氧烷(实施例1中制备的SQ-F4和SQ-F7的混合物，SQ-F4和SQ-F7的质量比为1:1)溶于三氯甲烷中得到混合液；混合液中丙烯酸丙酯双酚A环氧的质量分数为1％，总含氟倍半硅氧烷的质量分数为0.2‰；将上述混合液滴涂在滤纸(皎洁定性滤纸，孔径10-20微米)基材上至滤纸饱和，然后室温、紫外灯(固定波长365nm)下照射30分钟，得到含氟倍半硅氧烷改性环氧油水分离材料(SQ-F-0.1)。
实施例3
一种含氟倍半硅氧烷改性环氧树脂的油水分离材料，制备步骤如下：
将丙烯酸丙酯双酚A环氧树脂和含氟倍半硅氧烷(实施例1中制备的SQ-F4和SQ-F7的混合物，SQ-F4和SQ-F7的质量比为1:1)溶于三氯甲烷中得到混合液；混合液中丙烯酸丙酯双酚A环氧的质量分数为1％，总含氟倍半硅氧烷的质量分数为0.6‰；将上述混合液滴涂在滤纸(皎洁定性滤纸，孔径10-20微米)基材上至滤纸饱和，然后室温、紫外灯(固定波长365nm)下照射30分钟，得到含氟倍半硅氧烷改性环氧油水分离材料(SQ-F-0.3)。
实施例4
一种含氟倍半硅氧烷改性环氧树脂的油水分离材料，制备步骤如下：
将丙烯酸丙酯双酚A环氧树脂和含氟倍半硅氧烷(实施例1中制备的SQ-F4和SQ-F7的混合物，SQ-F4和SQ-F7的质量比为1:1)溶于三氯甲烷中得到混合液；混合液中丙烯酸丙酯双酚A环氧的质量分数为1％，总含氟倍半硅氧烷的质量分数为1‰；将上述混合液滴涂在滤纸(皎洁定性滤纸，孔径10-20微米)基材上至滤纸饱和，然后室温、紫外灯(固定波长365nm)下照射30分钟，得到含氟倍半硅氧烷改性环氧油水分离材料(SQ-F-0.5)。
实施例5
一种含氟倍半硅氧烷改性环氧树脂的油水分离材料，制备步骤如下：
将丙烯酸丙酯双酚A环氧树脂和含氟倍半硅氧烷(实施例1中制备的SQ-F4和SQ-F7的混合物，SQ-F4和SQ-F7的质量比为1:1)溶于三氯甲烷中得到混合液；混合液中丙烯酸丙酯双酚A环氧的质量分数为1％，总含氟倍半硅氧烷的质量分数为1.4‰；将上述混合液滴涂在滤纸(皎洁定性滤纸，孔径10-20微米)基材上至滤纸饱和，然后室温、紫外灯(固定波长365nm)下照射30分钟，得到含氟倍半硅氧烷改性环氧油水分离材料(SQ-F-0.7)。
实施例6
一种含氟倍半硅氧烷改性环氧树脂的油水分离材料，制备步骤如下：
将丙烯酸丙酯双酚A环氧树脂和含氟倍半硅氧烷(实施例1中制备的SQ-F4和SQ-F7的混合物，SQ-F4和SQ-F7的质量比为1:1)溶于三氯甲烷中得到混合液；混合液中丙烯酸丙酯双酚A环氧的质量分数为1％，总含氟倍半硅氧烷的质量分数为2‰；将上述混合液滴涂在滤纸(皎洁定性滤纸，孔径10-20微米)基材上至滤纸饱和，然后室温、紫外灯(固定波长365nm)下照射30分钟，得到含氟倍半硅氧烷改性环氧油水分离材料(SQ-F-1)。
实施例7
一种含氟倍半硅氧烷改性环氧树脂的油水分离材料，制备步骤如下：
将丙烯酸丙酯双酚A环氧树脂和含氟倍半硅氧烷(实施例1中制备的SQ-F4和SQ-F7的混合物，SQ-F4和SQ-F7的质量比为1:1)溶于三氯甲烷中得到混合液；混合液中丙烯酸丙酯双酚A环氧的质量分数为1％，总含氟倍半硅氧烷的质量分数为3‰；将上述混合液滴涂在滤纸(皎洁定性滤纸，孔径10-20微米)基材上至滤纸饱和，然后室温、紫外灯(固定波长365nm)下照射30分钟，得到含氟倍半硅氧烷改性环氧油水分离材料(SQ-F-1.5)。
实施例8
一种含氟倍半硅氧烷改性环氧树脂的油水分离材料，制备步骤如下：
将丙烯酸丙酯双酚A环氧树脂和含氟倍半硅氧烷(实施例1中制备的SQ-F4和SQ-F7的混合物，SQ-F4和SQ-F7的质量比为1:1)溶于三氯甲烷中得到混合液；混合液中丙烯酸丙酯双酚A环氧的质量分数为1％，总含氟倍半硅氧烷的质量分数为4‰；将上述混合液滴涂在滤纸(皎洁定性滤纸，孔径10-20微米)基材上至滤纸饱和，然后室温、紫外灯(固定波长365nm)下照射30分钟，得到含氟倍半硅氧烷改性环氧油水分离材料(SQ-F-2)。
实施例9
一种含氟倍半硅氧烷改性环氧树脂的油水分离材料，制备步骤如下：
将丙烯酸丙酯双酚A环氧树脂和含氟倍半硅氧烷(实施例1中制备的SQ-F4和SQ-F7的混合物，SQ-F4和SQ-F7的质量比为1:1)溶于三氯甲烷中得到混合液；混合液中丙烯酸丙酯双酚A环氧的质量分数为1％，总含氟倍半硅氧烷的质量分数为2‰；将上述混合液滴涂在海绵(聚氨酯海绵密度：28kg/m3)基材上至海绵饱和，然后室温、紫外灯(固定波长365nm)下照射30分钟，得到含氟倍半硅氧烷改性环氧油水分离材料。
实施例10
一种含氟倍半硅氧烷改性环氧树脂的油水分离材料，制备步骤如实施例9所述，所不同的是：含氟倍半硅氧烷的质量分数为4‰。
实施例11
一种含氟倍半硅氧烷改性环氧树脂的油水分离材料，制备步骤如实施例9所述，所不同的是：含氟倍半硅氧烷的质量分数为6‰。
实施例12
一种含氟倍半硅氧烷改性环氧树脂的油水分离材料，制备步骤如实施例9所述，所不同的是：含氟倍半硅氧烷的质量分数为8‰。
实施例13
一种含氟倍半硅氧烷改性环氧树脂的油水分离材料，制备步骤如实施例9所述，所不同的是：含氟倍半硅氧烷的质量分数为10‰。
实施例14
一种含氟倍半硅氧烷改性环氧树脂的油水分离材料，制备步骤如实施例9所述，所不同的是：含氟倍半硅氧烷的质量分数为12‰。
实施例15
一种含氟倍半硅氧烷改性环氧树脂的油水分离材料，制备步骤如下：
将丙烯酸丙酯双酚A环氧树脂和含氟倍半硅氧烷(实施例1中制备的SQ-F4)溶于三氯甲烷中得到混合液；混合液中丙烯酸丙酯双酚A环氧的质量分数为1％，含氟倍半硅氧烷的质量分数为1‰；将上述混合液滴涂在滤纸(皎洁定性滤纸，孔径10-20微米)基材上至滤纸饱和，然后室温、紫外灯(固定波长365nm)下照射30分钟，得到含氟倍半硅氧烷改性环氧油水分离材料。
实施例16
一种含氟倍半硅氧烷改性环氧树脂的油水分离材料，制备步骤如下：
将丙烯酸丙酯双酚A环氧树脂和含氟倍半硅氧烷(实施例1中制备的SQ-F7)溶于三氯甲烷中得到混合液；混合液中丙烯酸丙酯双酚A环氧的质量分数为1％，含氟倍半硅氧烷的质量分数为1‰；将上述混合液滴涂在滤纸(皎洁定性滤纸，孔径10-20微米)基材上至滤纸饱和，然后室温、紫外灯(固定波长365nm)下照射30分钟，得到含氟倍半硅氧烷改性环氧油水分离材料。
对比例1
一种油水分离材料，制备步骤如下：
将丙烯酸丙酯双酚A环氧树脂溶于三氯甲烷中得到混合液；混合液中丙烯酸丙酯双酚A环氧的质量分数为1％；将上述混合液滴涂在滤纸(皎洁定性滤纸，孔径10-20微米)基材上至滤纸饱和，得到油水分离材料。
对比例2
一种油水分离材料，制备步骤如下：
将丙烯酸丙酯双酚A环氧树脂溶于三氯甲烷中得到混合液；混合液中丙烯酸丙酯双酚A环氧的质量分数为1％；将上述混合液滴涂在海绵(聚氨酯海绵密度：28kg/m3)基材上至海绵饱和，得到油水分离材料。
试验例1
接触角测试：用DSA25接触角测量仪(德国KRUSS)对实施例2-14所得油水分离材料进行水接触角测试。实施例2-8所得油水分离材料正反面的水接触角测试结果如图1所示，实施例9-14所得油水分离材料的水接触角测试结果如图2所示。
由图，油水分离滤纸的水接触角都在125°以上，其中在丙烯酸丙酯双酚A环氧的质量分数为1％，含氟倍半硅氧烷的质量分数为2‰的溶液所制备得到的超疏水滤纸水接触角最高可达150°以上。且油水分离海绵的水接触角最高达到160°以上。
图1、2中含氟倍半硅氧烷浓度为0的材料分别为对比例1和对比例2所得材料。本身滤纸和海绵为亲水基材，在经过环氧涂敷改性后水接触角分别上升至110°(±2.8)，105°(±2)。对比例1和2所得材料的疏水性明显不如本发明。
不同种类的含氟倍半硅氧烷对接触角影响：实施例15制备的油水分离材料与水的接触角为135°(±2)，实施例16制备的油水分离材料与水的接触角在142°(±1.3)，实施例4制备的油水分离材料与水的接触角为143°(±1.2)。由上可知，采用不同数量含氟链取代的倍半硅氧烷混合涂敷效果较好，既可以有效降低含氟聚合物的使用，又可以达到较好的疏水效果。
另外，对比例1和2制备的油水分离材料无法实现油水分离。图3为对比例1制备的材料与水接触角随时间的变化图，由图可知，水滴滴在仅环氧树脂涂敷滤纸50s后就会渗透，因此没有办法实现油水分离。而本发明制备的油水分离材料与水接触20分钟后，水滴仍保持在油水分离材料的表面。
试验例2
油吸附实验
为了分析油吸附性能，将实施例5和10制备得到的含氟倍半硅氧烷改性环氧油水分离材料称重(m0)然后浸入到装有不同油的表面皿中进行观察。当制备的含氟倍半硅氧烷改性环氧油水分离材料与油的表面接触时开始计时，进行了2min的油吸附实验。油吸附后，将滤纸或海绵取出称重(mf)。油的吸附量Q(g g-1)根据下列方程式确定：
Figure BDA0003306009960000101
其中Q是材料的吸附容量(g/g)。m0材料在吸附前的质量(g)。mf是材料在吸附油后的质量(g)。
如图4和5所示，分别为由实施例5、10制得的含氟倍半硅氧烷改性环氧油水分离材料对不同种类油的吸附量。由图可知由于不同油的密度，性质不同，滤纸对三氯甲烷的吸附量最高，达到自身重量的207％。对于吸油海绵来说，对三氯甲烷的吸附量同样最高，达102g/g。
试验例3
油水分离通量实验
将有效接触面积为12.6cm2的实施例2-8方法制备的油水分离材料放置在油水分离装置上。然后将30ml油和1ml水的油水混合物倒入上方分离装置中。使该装置静置，以利于油水混合物在重力驱动下与膜完全接触，确保所有油滴均渗透通过膜。通过以下方程式进行油通量的计算：
Figure BDA0003306009960000102
其中V是油的体积(L)，S是膜的面积(m2)，t是分离过程的时间(h)。
测试结果如图6所示，由于不同油分子结构不同，通量也有显著差异，其中三氯甲烷/水混合物通量最高，达到636L·m-2·h-1。
试验例4
油水分离效率实验
采用卡尔费休水分测定仪对实施例2-8制备的油水分离材料进行油(石油醚)水(油水比例30：1)分离效率的测试，测试结果如图7所示。
从图7可以看出七种油水分离膜的分离效率都在99.99％以上。
试验例5
乳液分离效率实验
采用卡尔费休水分测定仪对实施例2-8制备的油水分离材料进行石油醚乳液分离效率的测试，测试结果如图8所示。石油醚乳液制备方法如下：石油醚和去离子水以50：1的体积比混合，并加入吐温-80(吐温-80的用量为石油醚和去离子水总质量的0.2％)，在室温下剧烈搅拌6h获得浑浊稳定的油包水乳液。
从图8可以看出七种乳液分离膜的分离效率都在99.99％以上。
试验例6
自清洁实验
研究本发明实施例5制备的油水分离材料的自清洁能力。
如图9，选择亚甲基蓝作为污染物进行可视化。将亚甲基蓝粉末撒在原始滤纸和实施例5制备的油水分离材料表面，并以一定角度倾斜放在表面皿上。对于原始滤纸，滴在表面的水滴被快速吸收，亚甲基蓝迅速溶解并渗透原始滤纸，滤纸迅速被染成蓝色。结果表明，原始滤纸不具有自洁性能。然而，对于本发明制备的油水分离材料，水滴会以球形从倾斜的表面滚落，亚甲基蓝粉末通过溶解在滚落水滴表面而被冲走，使材料保持清洁，由此可见，本发明材料具有自清洁性能。
综上所述，本发明提供的滤纸膜接触角可达150°以上，海绵接触角达到160°以上，水滴不能润湿材料表面但油滴能顺利通过；且滤纸膜对油水、乳液的分离效率达到99.99％以上，具有良好的自清洁性；制备成本低廉，工艺简单，分离效果好。

Claims (11)

1.一种含氟倍半硅氧烷改性环氧树脂的油水分离材料，其特征在于，所述油水分离材料为基材和含氟倍半硅氧烷改性环氧树脂的复合物；所述含氟倍半硅氧烷改性环氧树脂为含氟倍半硅氧烷和环氧树脂经巯烯反应得到；所述环氧树脂为丙烯酸丙酯双酚A环氧树脂，具有如下所示结构：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
。
2.根据权利要求1所述含氟倍半硅氧烷改性环氧树脂的油水分离材料，其特征在于，包括以下条件中的一项或多项：
i、所述含氟倍半硅氧烷为八巯丙基倍半硅氧烷和全氟己基乙烯经巯烯反应得到；
ii、所述基材为滤纸、海绵或织物。
3.如权利要求1-2任意一项所述含氟倍半硅氧烷改性环氧树脂的油水分离材料的制备方法，包括步骤：
将丙烯酸丙酯双酚A环氧树脂和含氟倍半硅氧烷溶于溶剂a中得到混合液；将混合液涂覆在基材表面，然后经紫外光照射处理，得到含氟倍半硅氧烷改性环氧树脂的油水分离材料。
4.根据权利要求3所述含氟倍半硅氧烷改性环氧树脂的油水分离材料的制备方法，其特征在于，所述溶剂a为三氯甲烷、二氯甲烷、四氢呋喃或丙酮；所述混合液中，含氟倍半硅氧烷的质量浓度为0.2-12‰。
5.根据权利要求3所述含氟倍半硅氧烷改性环氧树脂的油水分离材料的制备方法，其特征在于，所述丙烯酸丙酯双酚A环氧树脂和含氟倍半硅氧烷的质量比为1:0.02-1.2。
6.根据权利要求5所述含氟倍半硅氧烷改性环氧树脂的油水分离材料的制备方法，其特征在于，当基材为滤纸时，所述丙烯酸丙酯双酚A环氧树脂和含氟倍半硅氧烷的质量比为1:0.1-0.3；当基材为海绵时，所述丙烯酸丙酯双酚A环氧树脂和含氟倍半硅氧烷的质量比为1:0.2-1.2。
7.根据权利要求3所述含氟倍半硅氧烷改性环氧树脂的油水分离材料的制备方法，其特征在于，包括以下条件中一项或多项：
i、将混合液涂覆在基材表面可采用浸泡处理或滴涂的方法；
ii、所述紫外光照射处理的条件为：紫外光照射20-60min；紫外光波长为365nm。
8.根据权利要求3所述含氟倍半硅氧烷改性环氧树脂的油水分离材料的制备方法，其特征在于，所述含氟倍半硅氧烷为八巯丙基倍半硅氧烷和全氟己基乙烯经巯烯反应得到。
9.根据权利要求8所述含氟倍半硅氧烷改性环氧树脂的油水分离材料的制备方法，其特征在于，含氟倍半硅氧烷的制备方法包括步骤：将八巯丙基倍半硅氧烷和全氟己基乙烯溶于溶剂b中，经紫外光照射、去除溶剂、干燥得到含氟倍半硅氧烷。
10.根据权利要求9所述含氟倍半硅氧烷改性环氧树脂的油水分离材料的制备方法，其特征在于，包括以下条件中的一项或多项：
i、所述溶剂b为四氢呋喃，丙酮，三氯甲烷或二氯甲烷；所述八巯丙基倍半硅氧烷的质量和溶剂b的体积比为0.02-0.03g/mL；
ii、八巯丙基倍半硅氧烷和全氟己基乙烯的摩尔比为1:1-7；
iii、紫外光照射条件为：紫外光照射10-30min；紫外光波长为365nm。
11.如权利要求1-2任意一项所述含氟倍半硅氧烷改性环氧树脂的油水分离材料的应用，应用于油水分离。
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