聚偏二氟乙烯铁电层包覆的碳纤维超吸油材料的制备方法

本发明属于吸油材料制备，具体涉及聚偏二氟乙烯铁电层包覆的碳纤维超吸油材料的制备方法。

背景技术：

1、含有油相有机物的污水的快速净化和水油分离一直以来都是一个亟待解决的问题。

2、油水分离材料是指能够从水面上选择性大量吸附油渍、油污，还可回收溢油的粉末状、纤维状凝胶状或其集合体材料。一个理想的吸附剂材料应具有疏水性和亲油性、高吸油能力和低制造成本的特点。常采用的方法是：通过表面粗糙化以及引入低表面能材料制造出各种具有超疏水性、亲油性的仿生表面，使吸附剂具有较高的油/水分离效率(>95％)。

3、碳纤维无毒无害，具有大量的微孔结构和高度的比表面积，结构稳定性高，不易受到腐蚀或变性，能够保持其吸附性且能长时间稳定，被广泛应用于吸油材料。然而，油水混合物中含有大量杂质，传统的油水分离材料使用一段时间后，杂质会在材料表面沉积使功能涂层被沉积物覆盖而失效。由于沉积物很难降解消除，导致油水分离材料具有不可重复使用性，材料使用成本大大提高。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供聚偏二氟乙烯铁电层包覆的碳纤维超吸油材料的制备方法，解决现有吸油材料油水分离效率低且稳定性差的问题。

2、本发明所采用的技术方案是，聚偏二氟乙烯铁电层包覆的碳纤维超吸油材料的制备方法，具体按照以下步骤实施：

3、步骤1，将碳纤维浸渍到pvdf溶胶中，取出，干燥，得到具有pvdf层包覆的碳纤维；

4、步骤2，将步骤1得到的具有pvdf层包覆的碳纤维通过紫外辐照辅助低温热处理，得到具有铁电性质的pvdf层包覆的碳纤维；

5、步骤3，将步骤2得到的具有铁电性质的pvdf层包覆的碳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，干燥，得到聚偏二氟乙烯铁电层包覆的碳纤维超吸油材料。

6、本发明的特点还在于，

7、步骤1中，浸渍时间为30s，干燥温度为25～120℃，干燥时间为0.5～2h。

8、步骤1中，pvdf溶胶的制备过程为：将pvdf粉末溶解于极性dmf中，在60-80℃的条件下超声震动或磁力搅拌，直至pvdf完全溶解，即可得到pvdf溶胶；pvdf溶胶浓度为5-10g/ml。

9、步骤2中，紫外辐照辅助低温热处理时：紫外光波长为180～265nm，辐照时间为0.5～2.5h，热处理温度为100～200℃。

10、步骤3中，低表面能修饰剂溶液的浓度为5～50g/l；低表面能修饰剂溶液由低表面能修饰剂和无水乙醇混合而成。

11、低表面能修饰剂为十八烷基三乙氧基硅烷、甲氧基三甲氧基硅烷、氨基丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷中的任意一种。

12、本发明的有益效果是：

13、(1)本发明的聚偏二氟乙烯铁电层包覆的碳纤维超吸油材料，采用紫外辐照辅助低温热处理技术，既实现了pvdf非铁电向铁电的转变，同时也实现了具有铁电性质的pvdf层与碳纤维的紧密结合；

14、(2)本发明的聚偏二氟乙烯铁电层包覆的碳纤维超吸油材料，包覆在碳纤维表面的铁电pvdf层化学性质稳定，从而赋予碳纤维吸油材料优异的耐酸、碱、盐及有机溶剂稳定性；

15、(3)本发明的聚偏二氟乙烯铁电层包覆的碳纤维超吸油材料，包覆在碳纤维表面的铁电pvdf层具有铁电性，可赋予该吸油材料压电效应，利用外部机械压力或应变产生的能量，实现对材料形变和表面电荷分布的实时调控，一方面，对水油分离过程实现实时调控，提高水油分离的效率和选择性；另一方面，具有压电效应的pvdf也可以实现该材料的重复再生，对吸附在材料表面的沉淀进行降解消除，恢复其油水分离的特性；

16、(4)本发明的聚偏二氟乙烯铁电层包覆的碳纤维超吸油材料，具有蓬松结构，根据不同油品的黏度大小，可通过调整碳纤维吸油材料的压实密度来保证其吸油倍率和保油率。

技术特征：

1.聚偏二氟乙烯铁电层包覆的碳纤维超吸油材料的制备方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：

2.根据权利要求1所述的聚偏二氟乙烯铁电层包覆的碳纤维超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30s，干燥温度为25～120℃，干燥时间为0.5～2h。

3.根据权利要求1所述的聚偏二氟乙烯铁电层包覆的碳纤维超吸油材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，pvdf溶胶的制备过程为：将pvdf粉末溶解于极性dmf中，在60-80℃的条件下超声震动或磁力搅拌，直至pvdf完全溶解，即可得到pvdf溶胶；pvdf溶胶浓度为5-10g/ml。

4.根据权利要求1所述的聚偏二氟乙烯铁电层包覆的碳纤维超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时：紫外光波长为180～265nm，辐照时间为0.5～2.5h，热处理温度为100～200℃。

5.根据权利要求1所述的聚偏二氟乙烯铁电层包覆的碳纤维超吸油材料的制备方法，其特征在于，所述步骤3中，低表面能修饰剂溶液的浓度为5～50g/l；低表面能修饰剂溶液由低表面能修饰剂和无水乙醇混合而成。

6.根据权利要求5所述的聚偏二氟乙烯铁电层包覆的碳纤维超吸油材料的制备方法，其特征在于，所述低表面能修饰剂为十八烷基三乙氧基硅烷、甲氧基三甲氧基硅烷、氨基丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷中的任意一种。

技术总结本发明公开了聚偏二氟乙烯铁电层包覆的碳纤维超吸油材料的制备方法，具体为：将碳纤维浸渍到PVDF溶胶中，干燥，将得到的具有PVDF层包覆的碳纤维通过紫外辐照辅助低温热处理，将得到的具有铁电性质的PVDF层包覆的碳纤维放入低表面能修饰剂溶液中浸泡修饰，洗涤，干燥，即可。本发明的聚偏二氟乙烯铁电层包覆的碳纤维超吸油材料，包覆在碳纤维表面的PVDF层具有铁电性，可赋予该吸油材料压电效应，利用外部机械压力或应变产生的能量，实现对材料形变和表面电荷分布的实时调控，提高水油分离的效率和选择性。技术研发人员：魏佳鑫,杨变,段宗范,宋海亮,孙少东受保护的技术使用者：西安理工大学技术研发日：技术公布日：2024/6/11