一种复合疏水膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及疏水膜领域，尤其涉及一种复合疏水膜及其制备方法。
背景技术
复合疏水膜具有良好的疏水性，广泛应用于汽车玻璃、服装、油水分离等领域，具有极其广阔的市场前景。
目前，疏水膜的常见制备方法有溶胶凝胶法、涂层法和沉积法。例如：采用电沉积法制备了疏水的铜网薄膜，经长链脂肪酸的单分子层改性后可以获得疏水亲油界面；或者用砂纸打磨过的玻璃片浸泡在1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷溶液中，将表面粗糙化和表面改性结合起来，可以得到表面接触角最高为127°的玻璃。但是上述这些制备方法不易调控疏水膜的表面微观结构，而且操作步骤复杂，得不到较好的效果。
发明内容
针对现有技术中的上述不足之处，本发明提供了一种复合疏水膜及其制备方法，不仅具有优良的疏水性能和较高的油水分离效率，而且操作简单、生产成本低廉、能耗低，在汽车玻璃、服装、油水分离等领域均具有广阔的应用前景。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种复合疏水膜，该复合疏水膜由氟共聚物和聚偏氟乙烯复合而成，并且该复合疏水膜是由直径为100～500nm的纳米纤维和直径为2.3～6.9μm的微球组成的微纳结构。
优选地，所述的氟共聚物为聚偏二氟乙烯四氟乙烯共聚物或者聚偏二氟乙烯六氟丙烯共聚物。
优选地，所述氟共聚物与所述聚偏氟乙烯的质量比为1:1，2:1，3:1或1:2。
一种复合疏水膜的制备方法，包括以下步骤：
步骤A、将氟共聚物与聚偏氟乙烯均匀混合，制得纺丝原液；
步骤B、采用步骤A制得的纺丝原液进行静电纺丝，并采用基底进行接收，从而在基底上制得复合膜；
步骤C、将步骤B在基底上制得的复合膜在室温下干燥1天，制得上述复合疏水膜。
优选地，所述的氟共聚物为聚偏二氟乙烯四氟乙烯共聚物或者聚偏二氟乙烯六氟丙烯共聚物。
优选地，在静电纺丝中，静电纺丝电压为12～20KV，纺丝距离为15～25CM，纺丝温度为15～35℃。
优选地，在静电纺丝中，接收装置采用平板式接收装置或旋转式接收装置。
优选地，所述的基底为无纺布或者玻璃片。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明所提供的复合疏水膜是由具有较低表面自由能的氟共聚物与聚偏氟乙烯(PVDF)通过静电纺丝制成，并且具有纳米纤维和微球组成的微纳结构，而微纳结构和低表面自由能是疏水的关键，因此本发明所提供的复合疏水膜具有良好的疏水性，接触角最高可达到153°，而且具有较高的油水分离效率，制备工艺操作简单，生产成本低廉、能耗低，在汽车玻璃、服装、油水分离等领域均具有广阔的应用前景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
图1为本发明实施例3所提供的复合疏水膜的扫描电镜照片。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
下面对本发明所提供的复合疏水膜及其制备方法进行详细描述。本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
一种复合疏水膜，该复合疏水膜由氟共聚物和聚偏氟乙烯(PVDF)复合而成，并且该复合疏水膜是由直径为100～500nm的纳米纤维和直径为2.3～6.9μm的微球组成的微纳结构。
其中，氟共聚物与聚偏氟乙烯的质量比为1:1，2:1，3:1或1:2。所述的氟共聚物采用聚偏二氟乙烯四氟乙烯共聚物或者聚偏二氟乙烯六氟丙烯共聚物，这些氟共聚物具有较低的表面自由能，与聚偏氟乙烯按特定质量比复合可以更好地构造疏水结构。
具体地，该复合疏水膜的制备方法可以括以下步骤：
步骤A、将氟共聚物和PVDF溶于N,N-二甲基甲酰胺(DMF)，在50℃条件下搅拌3h，超声2h以混合均匀，在室温下静置，从而得到纺丝原液。具体而言，所述的氟共聚物为聚偏二氟乙烯四氟乙烯共聚物或者聚偏二氟乙烯六氟丙烯共聚物中的一种；氟共聚物与聚偏氟乙烯的质量比为1:1，2:1，3:1或1:2。在该纺丝原液中，氟共聚物的质量分数为5％～15％，PVDF的质量分数为5～20％，其余为溶剂。
步骤B、采用步骤A制得的纺丝原液进行静电纺丝，并采用基底进行接收，从而在基底上制得复合膜。具体而言，将步骤A制得的纺丝原液加入到现有静电纺丝机的注射泵内，并将基底(该基底为无纺布或者玻璃片)安装在现有静电纺丝机的接收装置(该接收装置可以是平板式接收装置或旋转式接收装置)上进行接收，然后调节泵进速度为0.5～5mL/h、纺丝温度为15～35℃、电场的静电纺丝电压为12～20KV、纺丝距离(所述纺丝距离是指由注射泵的出液口到接收装置上基底之间的距离)为15～25cm，使所述纺丝原液通过电场的静电作用拉伸成纳米纤维，并喷射到接收装置的基底上，从而形成复合膜。在实际应用中，可以通过控制静电纺丝时间进而控制所制得复合膜的厚度。
步骤C、将步骤B在基底上制得的复合膜在室温下干燥1天，即制得复合疏水膜。
综上可见，本发明实施例不仅具有优良的疏水性能和较高的油水分离效率，而且操作简单、生产成本低廉、能耗低，在汽车玻璃、服装、油水分离等领域均具有广阔的应用前景。
为了更加清晰地展现出本发明所提供的技术方案及所产生的技术效果，下面以具体实施例对本发明实施例所提供的复合疏水膜及其制备方法进行详细描述。
实施例1
一种复合疏水膜，其制备方法可以括以下步骤：
步骤A1、将聚偏二氟乙烯四氟乙烯共聚物和PVDF按照1:1的质量比溶于N,N-二甲基甲酰胺中，在室温下静置一段时间脱泡，从而得到质量分数为15％的纺丝原液。
步骤B1、将铝箔安装在现有静电纺丝机的平板接收装置上，并在该铝箔上固定用于接收的玻璃基底，然后将步骤A1制得的纺丝原液加入到现有静电纺丝机的注射泵内，并调节泵进速度为1.4mL/h、纺丝温度为25℃、电场的静电纺丝电压为15KV、纺丝距离为15cm，静电纺丝时间为60min，使所述纺丝原液通过电场的静电作用拉伸成纳米纤维，并喷射到所述无纺布基底上逐渐固化，从而在无纺布基底上制得复合膜。
步骤C1、将步骤B1在玻璃基底上制得的复合膜在室温下干燥1天，从而即制得成品复合疏水膜玻璃。
具体地，通过对本发明实施例1所制得的成品复合疏水膜进行检测可知：本发明实施例1所制得的成品复合疏水膜，其纳米纤维的平均直径为200nm，其微球平均直径为6.54μm，接触角为145°。
实施例2
一种复合疏水膜，其制备方法可以括以下步骤：
步骤A2、将聚偏二氟乙烯四氟乙烯共聚物和PVDF按照2:1的质量比溶于N,N-二甲基甲酰胺中，在室温下静置一段时间脱泡得到质量分数为20％的纺丝原液。
步骤B2、将铝箔安装在现有静电纺丝机的平板接收装置上，并在该铝箔上固定用于接收的无纺布基底，然后将步骤A2制得的纺丝原液加入到现有静电纺丝机的注射泵内，并调节泵进速度为1.4mL/h、纺丝温度为28℃、电场的静电纺丝电压为17KV、纺丝距离为15cm，静电纺丝时间为60min，使所述纺丝原液通过电场的静电作用拉伸成纳米纤维，并喷射到所述无纺布基底上逐渐固化，从而在无纺布基底上制得复合膜。
步骤C2、将步骤B2在无纺布基底上制得的复合膜在室温下干燥1天，从而即制得成品复合疏水膜。
具体地，通过对本发明实施例2所制得的成品复合疏水膜进行检测可知：本发明实施例2所制得的成品复合疏水膜，其纳米纤维的平均直径为243nm，其微球平均直径为3.65μm，接触角为153°。
实施例3
一种复合疏水膜，其制备方法可以括以下步骤：
步骤A3、将聚偏二氟乙烯六氟丙烯共聚物和PVDF按照3:1的质量比溶于N,N-二甲基甲酰胺中，在室温下静置一段时间脱泡得到质量分数为20％的纺丝原液。
步骤B3、将铝箔安装在现有静电纺丝机的平板接收装置上，并在该铝箔上固定用于接收的无纺布基底，然后将步骤A3制得的纺丝原液加入到现有静电纺丝机的注射泵内，并调节泵进速度为1.4mL/h、纺丝温度为25℃、电场的静电纺丝电压为18KV、纺丝距离为15cm，静电纺丝时间为60min，使所述纺丝原液通过电场的静电作用拉伸成纳米纤维，并喷射到所述无纺布基底上逐渐固化，从而在无纺布基底上制得复合膜。
步骤C3、将步骤B3在无纺布基底上制得的复合膜在室温下干燥1天，从而即制得成品复合疏水膜。
具体地，采用扫描电子显微镜对本发明实施例3所制得的成品复合疏水膜进行观察拍摄，从而可以得到如图1所示的扫描电镜照片；其中，图1A为本发明实施例3所制得的成品复合疏水膜的扫描电镜照片一；图1B为本发明实施例3所制得的成品复合疏水膜的扫描电镜照片二。通过对本发明实施例3所制得的成品复合疏水膜进行检测可知：本发明实施例3所制得的成品复合疏水膜，其纳米纤维的平均直径为300nm，其微球平均直径为5.1μm，接触角为143°，具有良好的疏水性能，因此在服装、汽车玻璃、油水分离等领域广阔的应用前景。
实施例4
一种复合疏水膜，其制备方法可以括以下步骤：
步骤A4、将聚偏二氟乙烯四氟乙烯共聚物和PVDF按照1:2的质量比溶于N,N-二甲基甲酰胺中，在室温下静置一段时间脱泡，从而得到质量分数为25％的纺丝原液。
步骤B4、将铝箔安装在现有静电纺丝机的平板接收装置上，并在该铝箔上固定用于接收的无纺布基底，然后将步骤A4制得的纺丝原液加入到现有静电纺丝机的注射泵内，并调节泵进速度为1.4mL/h、纺丝温度为25℃、电场的静电纺丝电压为20KV、纺丝距离为15cm，静电纺丝时间为60min，使所述纺丝原液通过电场的静电作用拉伸成纳米纤维，并喷射到所述无纺布基底上逐渐固化，从而在无纺布基底上制得复合膜。
步骤C4、将步骤B4在无纺布基底上制得的复合膜在室温下干燥1天，从而即制得成品复合疏水膜。
具体地，通过对本发明实施例4所制得的成品复合疏水膜进行检测可知：本发明实施例4所制得的成品复合疏水膜，其纳米纤维的平均直径为350nm，其微球平均直径为6.8μm，接触角为134°。
综上可见，本发明实施例不仅具有优良的疏水性能和较高的油水分离效率，而且操作简单、生产成本低廉、能耗低，在汽车玻璃、服装、油水分离等领域均具有广阔的应用前景。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
