一种单面疏水/亲油、单面疏水/疏油水刺无纺布的制备方法

技术领域

本发明属于复合材料技术领域，尤其是涉及一种单面疏水/亲油、单面疏水/疏油水刺无纺布的制备方法。

背景技术

随着社会的快速发展，人类面临越来越复杂的环境问题，在工业生产中，不可避免的会出现有机溶剂和油品的排放污染问题，这给自然环境带来极大的威胁，同时也给人类的生产生活产生了严重的负面影响。在日常生活中，用普通抹布清理油水混合物时不易清理，下水道油污堵塞问题也颇为常见。解决上述问题的关键在于如何快速有效地实现油水分离，将油从水中除去。目前油水分离的主要方法有吸附法、离心法、浮选法、化学法和生物氧化法等，但是这些方法存在成本高、分离效率低等问题。

水刺无纺布是将高压微细水流喷射到一层或多层纤维网上，使纤维相互缠结在一起，从而使纤网得以加固而具备一定强力，得到的织物即为水刺无纺布。水刺无纺布具有制备工艺简单、强度高、低起毛性、高吸湿性、快速吸湿、透气性好、手感柔软和悬垂性好等优点。因此以水刺无纺布为基体，对其表面进行超亲水/超疏油、超疏水/超亲油功能改性，可实现油水的高效分离。

目前基于基体表面功能改性的吸油材料，存在的主要问题是耐久性问题，即表面材料易从基体剥落从而失效。将多巴胺引入基体表面改性，能发挥其超强粘结性作用，使表面材料不易脱落。另外，将无纺布设计成单面疏水/亲油、单面疏水/疏油的形式，有利于油的高效吸附。

发明内容

本发明为了克服现有技术的不足，提供一种单面疏水/亲油、单面疏水/疏油水刺无纺布的制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：包括以下步骤：

a、将十二硫醇、多巴胺盐酸盐和膨润土纳米颗粒进行混合，Tris-Hcl缓冲液和无水乙醇的混合液中；将上述混合物超声溶解后加入水刺涤纶无纺布，在室温下搅拌一段时间，然后用去离子水将无纺布进行冲洗，最后置于干燥箱中干燥一段时间后待用；

b、将笼型聚倍半硅氧烷(POSS)分散于氟化烷基硅烷(FAS)形成透明的粘性溶液，然后将上述溶液分散于无水乙醇中，形成POSS/FAS溶液；

c、将b步骤得到的溶液涂覆在a步骤得到的无纺布的其中一面，然后把无纺布置于干燥箱中一段时间后，即得到单面疏水/亲油、单面疏水/疏油水刺无纺布。

所述b步骤中氟化烷基硅烷为1H,1H,2H,2H-全氟己基三乙氧基硅烷，1H,1H,2H,2H-全氟辛基三乙氧基硅烷，1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷中的一种。

所述b步骤中笼型聚倍半硅氧烷(POSS)为八十七氟癸基笼状聚倍半硅氧烷。

将多巴胺引入基体表面改性，除了能发挥其超强粘结性作用，使表面改性材料不易脱落，而且多巴胺在聚合过程能形成聚多巴胺纳米层结构，与添加的膨润土纳米颗粒一同，构造了基体的粗糙表面，使材料的疏水性和耐久性更高。

在原有疏水/亲油材料的基础上，将其中一面通过POSS/FAS改性，使其成为疏水/疏油的双疏表面，最终形成单面疏水/亲油、单面疏水/疏油结构，这种结构可以使从疏水亲油表面吸入的油不易从疏水疏油一侧表面渗出，从而提高了无纺布的吸油效果。

所述干燥箱包括主体、设于所述主体上的进料口、设于所述进料口上的整布装置、设于所述主体内壁上的螺旋导轨、设于所述螺旋导轨上的电动移动块、设于所述主体内壁上的烘干辊、设于所述烘干辊上的烘干装置、设于所述主体内壁上的挤水装置、设于所述主体内壁上的主动辊、设于所述电动移动块上的金属杆；所述挤水装置包括设于主体内壁上的主体内壁上的移动槽、设于所述移动槽上的第一挤水辊、设于所述第一挤水辊上的轴承、设于所述轴承上的轴承弹簧、设于所述第一挤水辊上的多个挤水块、设于所述主体上的第二挤水辊、设于所述第二挤水辊上的多个挤水槽、设于所述挤水槽内的挤水板、设于所述挤水板上的漏水孔、设于所述挤水板上的挤水弹簧、设于所述挤水槽内壁上的吸水腔、设于所述吸水腔上的吸水块、设于所述吸水腔上的吸水孔；将无纺布的一端套在金属杆上，然后讲金属杆架在电动移动块上；启动电动移动块，然后沿螺旋导轨的轨迹开始移动；进一步的布料开始拉入主体内；首先，无纺布在整布装置的作用下被展平，然后无纺布被拉扯到第一挤水辊和第二挤水棍之间；通过电机驱动第一挤水辊旋转，此时挤水块压动无纺布进入到挤水板上；然后再轴承弹簧的挤压力下，使挤水块对无纺布进行挤水；进一步的挤出的水从漏水孔进入到挤水槽内；由于挤水块会压动挤水板移动，因此同时带动吸水块向下移动；进一步的将挤水槽内的水吸入到第二挤水辊内；随着第二挤水辊的旋转，将多余的水排出设备外；然后无纺布在电动移动块的拉扯下，在主体内呈螺旋状；金属杆接触主动辊后，金属杆被吸在主动辊上；通过电机驱动主动辊旋转，此时来时对无纺布进行收辊；启动烘干装置进行对无纺布烘干；当烘干完成后，只要将主动辊抽出即可。

通过进料口的设置能将无纺布拉进主体内，同时由于进料口的开口适应无纺布的厚度，因此在进料的时候主体内部处于密封状态；能提高烘干的效果；通过整布装置的设置能在无纺布烘干前防止褶皱的出现，使烘干能更加的均匀，提高了烘干的效果；通过螺旋导轨的设置实现了无纺布在主体内的移动方向是螺旋装置，因此减少了无纺布烘干时的占用面积，有效的提高了设备的占地面积，使工作环境更舒适；通过烘干装置的设置实现了对无纺布的烘干，同时在烘干的时候能及时将水汽进行除水处理，提高了烘干效果；通过挤水装置的设置能在无纺布进行烘干前，将无纺布内的水分挤出，提高了烘干效率；通过主动辊的设置使无纺布在缠绕结束后能随着主动辊一起脱离主体，便于收料；通过轴承弹簧的设置实现了在电动移动块经过第一挤水辊的时候，使第一挤水辊移动；增加了第一挤水辊的适配性；同时在挤水时候能使第一挤水辊对无纺布施加压力，从而提高了挤水的效率；通过挤水块的设置能在挤水的时候增加与无纺布接触的面积，从而能提高挤水的效率；通过挤水板和漏水孔的设置能在挤出水后及时将水收集到挤水槽内，防止水倒流会无纺布内；通过吸水块的设置实现了在挤水的时候，和挤水板同步移动，从而将挤水槽内的水吸入第二挤水辊内；通过第二挤水辊的设置能将挤出的水及时排出设备外。

所述烘干装置包括设于所述烘干辊上的多个吹气口、设于所述设于所述烘干辊上的旋转齿轮、设于所述电机上的第一齿轮、设于所述烘干辊内的吹气辊、设于所述主体外壁上的吹气机、设于所述吹气辊上的涡轮、设于所述吹气辊内壁上的吹气管、设于所述主体内壁上的多组除水机构；电机的启动同时会驱动烘干辊开始旋转；启动吹气机，开始对烘干辊吹气；首先气体带动涡轮开始旋转，进一步的驱动吹气辊开始旋转；此时气体一部分直接进入到烘干辊内，从而吹气口吹向无纺布；同时另一部分的气体进入到吹气辊内，从吹气辊内吹入烘干辊，再吹向无纺布；由于无纺布在主体内呈螺旋状移动，因此气体会沿螺旋状吹动；当气体与除水机构接触的时候，会将气体内的水汽进行排出。

通过吹气口的设置一方面实现了对无纺布烘干时能提高吹气的均匀性，从而使烘干效果更好；另一方面实现了吹热气到时候能防止热气朝无纺布的同一个地方吹，导致无纺布被烧坏，起到保护无纺布的作用；通过通过吹气辊的设置实现了烘干时气体能与烘干辊分开，一方面降低了吹气的流速，使热气更有时间与无纺布接触，从而提高了烘干效果；另一方面能使气体均匀的从吹气口吹向无纺布，提高了无纺布的烘干的均匀度；通过该装置能均匀的使气体吹向无纺布，提高了烘干的效果。

所述除水机构包括设于主体内壁上的多根导向辊、设于所述导向辊上的同步带、设于所述固设于主体内壁上的固定辊、设于所述固定辊内的旋转辊、设于所述旋转辊上的偏心辊、设于所述导向辊内的齿环、设于所述旋转辊上的第二齿轮、设于所述旋转辊上的冷凝组件、设于所述旋转辊上的排水管、设于所述固定辊末端的活塞块、设于所述活塞块上的活塞柱、设于所述活塞块上的第一单向阀、设有所述固定辊上的进气口和出气口；启动电机的时候，会驱动多组导向辊同步旋转；此时无纺布会绕在导向辊上移动，并且通过导向辊的布置方向进行移动；此时无纺布在主体内壁呈螺旋状；在齿环和第二齿轮的作用下，同步驱动旋转辊旋转；此时冷凝组件开始启动，将主体内的气体从进气口进入到固定辊内；然后冷凝组件将气体中的水汽进行干燥处理；经过干燥后的气体从出气口排出，继续对无纺布进行烘干；当冷凝组件驱动的时候，会带动活塞块同步移动，将排水管内的水排出设备。

通过导向辊的设置一方面能使无纺布在主体的移动轨迹呈螺旋状，同时能使无纺布始终处于张紧状态；从而有效的提高了烘干效果；另一方面由于导向辊的特殊形状，使无纺布在与导向辊接触的时候减少无纺布与导向辊的接触面积；通过同步带的设置能使烘干的时候同步驱动多根导向辊同步旋转，从而提高了无纺布移动的稳定性；通过固定辊的设置能使气体进入到固定辊的内部，从而可以使气体与主体隔开，有利于除水效果；通过旋转辊的设置实现了使得固定辊内部形成流气的通道，有利于后期除水换气的效果；通过排水管的设置实现了及时能排水，提高了除水的效果；通过活塞块的设置实现了将外界的空气与偏心辊内的气体进行交换，从而能使偏心辊始终处于常温状态，有利于水汽的形成；通过活塞柱的设置能对排水管内的水及时排出。

所述冷凝组件包括设于固定辊上的两块弹性板、设于所述弹性板之间弹簧杆、设于所述固定辊上的第二单向阀和第三单向阀、设于所述旋转辊上的抵压球、设于所述旋转辊上的吸水槽、设于所述吸水槽上的吸水球、设于所述吸水槽上的压板、设于所述弹性板上的抵压块；随着旋转辊的旋转，会带动弹性板贴着固定辊的内壁旋转；由于旋转辊和偏心辊偏心设置，弹性板会在旋转辊上移动；当抵压球抵压弹性板的时候，弹性板会收缩，进一步的弹性板内气压被挤到偏心辊内；然后驱动活塞块移动；当抵压球脱离弹性板的时候，弹性板复位原状；此时从偏心辊内吸气，将外界的空气吸入弹性板内；此外进入到谷底辊内的气体与其中一块弹性板接触，气体中的水珠会附着在弹性板上；当弹性板再次缩进旋转辊内的时候，与吸水球接触；将弹性板上的水珠进行擦干，并且通过压板将水挤到排水管内。

弹性板随着旋转辊的旋转而旋转，因此能改变固定辊内部的容量；从而再气压的作用下实现了将主体内的气体吸入固定辊内，提高了换气的稳定性；同时进入固定辊内的气体接触到弹性板的表面，由于弹性板处于常温状态，因此能加快气体冷凝的速度，提高了除水的效率；当抵压球挤压弹性板的时候能驱动弹性板的压缩，因此能使固定辊内的气压增大，从而驱动活塞块的移动；提高了换气的稳定性；通过吸水球的设置实现了能及时对弹性板上的水珠进行及时的吸收，使弹性板始终处于干燥状态，有利于提高冷凝效果；通过压板的设置能受到抵压块的挤压，将吸水球内的水挤到排水管内；提高吸水球的适用性。

所述整布装置包括设于主体外壁上的转动辊、设于所述转动辊上的多根摩擦辊、设于所述转动辊上的两个整布槽、设于所述转动辊内的固定杆、设于所述固定杆上的两块移动块、设于所述整布槽内壁上的斜槽、设于所述整布槽内的两块整布块、设于所述整布块上的整布弹簧；无纺布被拉进主体嵌，无纺布会架在转动辊上；随着无纺布的移动会带动转动辊；然后带动移动块开始绕着固定杆旋转；当整布槽位于无纺布正下面的时候，移动块与顶住整布块向上移动；向上移动的同时，整布块沿斜槽的轨迹移动；此时两块整布块分别朝转动辊的两端移动，将无纺布向两侧撑开，将褶皱的地方进行展平。

通过转动辊设置能使无纺布进入主体的时候，减少与进料口的摩擦力，保护无纺布不会破损；通过摩擦辊的设置能增加无纺布在转动辊上的摩擦力，从而稳定的带动转动辊的旋转；通过移动块的设置能随着转动辊的旋转抵压整布块的移动，从而能驱动整布块在无纺布正下方的时候再移动，提高了整布的稳定性；通过斜槽的设置实现了整布块移动向上移动的时候，能向转动辊两端移动；从而实现了对无纺布的展开，防止有褶皱；通过整布块的设置能拉动无纺布向两侧展开，防止有褶皱。

综上所述本发明具有以下优点：制作过程操作简单，原料获取容易；成本较低，油水分离效果好，抗污染性好，适用场合较多；在烘干的时候能使及时对气体中的水分排除，始终使气体处于干燥的状态；有效的提高了烘干的效果。

附图说明

图1为本发明的结构示意图一。

图2为本发明的结构示意图二。

图3为本发明的取消吹气机的结构示意图。

图4为本发明的主视图。

图5为本发明的图4沿A-A的剖视立体图。

图6为本发明的图4沿A-A的剖视图。

图7为本发明的图1中A处局部图。

图8为本发明的图6中B处局部图。

图9为本发明的图8中C处局部图。

图10为本发明的图2中D处局部图。

图11为本发明的图5中E处局部图。

图12为本发明的图3中I处局部图。

图13为本发明的图11中F处局部图。

图14为本发明的图5中G处局部图。

图15为本发明的整布装置的爆炸示意图。

图16为本发明的图15中H处局部图。

具体实施方式

一种单面疏水/亲油、单面疏水/疏油水刺无纺布的制备方法，包括如下步骤：

a、将质量比为20:7:1的十二硫醇、多巴胺盐酸盐和膨润土纳米颗粒进行混合，随后加入质量比为1:2的Tris-Hcl缓冲液和无水乙醇的混合液中，十二硫醇、多巴胺盐酸盐和膨润土纳米颗粒混合物与Tris-Hcl缓冲液和无水乙醇混合液的质量比为1:50。将上述混合物超声溶解后加入水刺涤纶无纺布，在室温下搅拌5小时，然后用去离子水将无纺布进行冲洗，最后置于60℃干燥箱中干燥30分钟后待用；

b、按质量比1:5将笼型聚倍半硅氧烷(POSS)分散于氟化烷基硅烷(FAS)形成透明的粘性溶液，然后将上述溶液按质量比1:100分散于无水乙醇中，形成POSS/FAS溶液；

c、将b步骤得到的溶液涂覆在a步骤得到的无纺布的其中一面，然后把无纺布置于140℃干燥箱中30分钟后，即得到单面疏水/亲油、单面疏水/疏油水刺无纺布；

所述Tris-Hcl缓冲液的PH＝8.5。

b步骤中氟化烷基硅烷为1H,1H,2H,2H-全氟己基三乙氧基硅烷，1H,1H,2H,2H-全氟辛基三乙氧基硅烷，1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷中的一种；笼型聚倍半硅氧烷(POSS)为八十七氟癸基笼状聚倍半硅氧烷。

如图1-16所示，所述干燥箱包括主体1、进料口11、整布装置2、螺旋导轨12、电动移动块13、烘干辊14、烘干装置3、挤水装置4、主动辊15、金属杆16；所述挤水装置4包括移动槽41、第一挤水辊42、轴承43、轴承弹簧44、挤水块45、第二挤水辊46、挤水槽47、挤水板48、漏水孔49、挤水弹簧490、吸水腔491、吸水块492、吸水孔493、电机10；所述主体1纵截面为圆形；所述进料口11开设于主体1的外壁上，该进料口11横截面为矩形；所述整布装置2设于进料口11上；所述螺旋导轨12横截面为螺旋形，开设于主体1的内壁上；所述电动移动块13设于螺旋导轨12上，该电动移动块13自动在螺旋导轨12上移动；为现有技术；所述烘干辊14设于主体1内壁，位于螺旋藻导轨12的最里端；所述烘干装置14设于烘干辊14上；所述主动辊15横截面为花瓣形，可拆卸的嵌在主体1上；该主动辊15位于螺旋导轨12的旋转中心处；所述金属杆16架在电动移动块13上；该金属杆16可与主动辊15相嵌；所述挤水装置4设于主体1内壁上；所述移动槽41开设于主体1上；所述第一挤水辊42可旋转且可上下移动的嵌在移动槽41上；该第一挤水辊42位于螺旋轨道12上方；所述轴承43套设于挤水辊42上；所述轴承弹簧44连接轴承43和移动槽41的内壁；所述挤水块45设有多个，沿第一挤水辊42的表面均匀布置；所述第二挤水辊46可旋转的嵌在主体1内壁上，位于第一挤水辊42下方；且螺旋轨道12位于第一挤水辊42和第二挤水辊46之间；所述挤水槽47设有多个，沿第二技术辊46的表面均匀布置；该挤水槽47与挤水块45啮合；所述挤水板48可上下移动的嵌在挤水槽47内；所述漏水孔49开设于技术板48上；所述挤水弹簧490连接挤水板49和挤水槽47；所述吸水腔491开设于挤水槽47的内壁内；所述吸水块492可移动的嵌在吸水腔491，且与吸水板固连；所述吸水孔493连接吸水腔491和挤水槽47；所述电机10设于所述主体1上。

如图3-6所示，所述烘干装置3包括吹气口31、旋转齿轮32、第一齿轮33、吹气辊34、吹气机35、涡轮36、吹气管37、除水机构5；所述吹气口31开设于烘干辊14上，该吹气口31设有多个，沿烘干辊14的圆周方向均匀步骤；所述旋转齿轮32设于烘干辊14上；所述第一齿轮33设于电机10上，与旋转齿轮32啮合；所述吹气辊34可旋转的嵌在主体1内壁上，该吹气辊34位于烘干辊14内；所述吹气机35设于主体1外壁上，该吹气机35吹出热风；所述涡轮36固设于吹气辊34上；所述吹气管37开设于吹气辊34上；该吹气管37设有多个，沿吹气辊34的径向方向均匀布置；所述除水机构5设有多组，沿螺旋导轨12的轨迹方向均匀布置。

如图11-12所示，所述除水机构5包括导向辊51、同步带52、固定辊53、旋转辊54、偏心辊55、齿环56、第二齿轮57、冷凝组件6、排水管58、活塞块59、活塞柱590、第一单向阀591、进气口592、出气口593；所述导向辊51可旋转的嵌在主体1内壁上，该导向辊51沿螺旋轨道12的螺旋方向均匀步骤；该导向辊51上设有多个开槽；所述同步带52连接多个导向辊51；所述固定辊53固设于主体1内壁上，位于导向辊51内；所述旋转辊54可旋转的嵌在主体1内壁上，该旋转辊54的轴线与固定辊53的轴线偏心设置；且旋转辊54外壁与固定管53内壁的下端紧贴；所述偏心辊55固设于主体1内壁上，该偏心辊55的轴线与旋转辊54的轴线偏心设置；且偏心辊55的轴线与固定辊53的轴线重合；所述齿环56设有导向辊51上；所述第二齿轮57设于旋转辊54上，与齿环56啮合；所述排水管58开设于旋转辊54的内壁上，且联通外界；所述冷凝组件6设于旋转辊54上；所述活塞块59可移动的设于固定辊53的内壁；所述活塞柱590固设在活塞块59上，且可移动的嵌在排水管58内；该活塞柱590上设有单向阀，该单向阀为市面直接购得；所述第一单向阀591设于活塞块59上；所述进气口592开设于固定辊53上，位于固定辊53的右下端；所述出气口593开设于固定辊53上，位于固定辊53的左上端。

如图11-13所示，所述冷凝组件6包括弹性板61、弹簧杆62、第二单向阀63、第三单向阀64、抵压球65、吸水槽66、吸水球67、压板68、抵压块69；所述弹性板61设有两组，沿偏心辊55的圆轴方向均匀布置；每组弹性板61为两块可相互挤压的铝板组成；所述弹簧杆62纵截面为菱形，设于弹性板61之间；所述第二单向阀63和第三单向阀64连接固定辊51和弹性板61；所述抵压球65设于旋转辊54上，与弹性板61的两侧相抵；所述吸水槽66设于旋转辊54上，位于弹性杆61的两侧；所述吸水球67设于吸水槽66上，与弹性板61侧壁紧贴；该吸水球67为市面吸水布制成；所述压板68可上下移动的嵌在吸水槽66上，与吸水槽66采用弹簧连接；该压板68与吸水球67相抵；所述抵压块69设于弹性板61上端。

如图15-16所示，所述整布装置2包括转动辊21、摩擦辊22、整布槽23、固定杆24、移动块25、斜槽26、整布块27、整布弹簧28；所述转动辊21可旋转的嵌在主体1内壁上，位于进料口11前端；所述摩擦辊22横截面为圆弧形，沿转动辊21的圆周方向均匀布置；所述整布槽23设有2个，沿转动辊21的圆周方向均匀布置；所述固定杆24固设于在主体1内壁上，位于转动辊21的内部；所述移动块25旋转的套设在固定杆24上，且可伸缩的嵌在整布槽23内；所述斜槽26纵截面为L形，开设于整布槽23内壁上；所述整布块27设有两块，且其中一块可伸缩的嵌在另一块整布块27内；该两块整布块27的侧边嵌在斜槽26内；所述整布弹簧28连接整布块27和整布槽23。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。