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专利号: 2023105749330
申请人: 江南大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-11-04
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种CO2‑光热双重响应型纳米乳液分离膜,其特征在于,所述纳米乳液分离膜具有三层结构的纤维织造而成,内核为纤维,中间层为光热转化功能涂层,外层为CO2响应功能涂层;所述光热转化功能涂层是由碳基纳米材料和聚乙烯醇制备得到;所述CO2响应功能涂层是由CO2响应性单体和硬单体自由基聚合反应得到;所述分离膜孔径分布在0.1um以下。

2.根据权利要求1所述的一种CO2‑光热双重响应型纳米乳液分离膜,其特征在于,纤维材料包括PET、涤纶、腈纶、锦纶、氨纶、碳纤维或玻璃;

所述碳基纳米材料包括炭黑、碳纳米管、石墨烯、氧化石墨烯和还原氧化石墨烯中的一种或多种;

所述CO2响应性单体包括N,N‑二甲基对苯乙烯、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯或甲基丙烯酸二乙氨基乙酯;

所述硬单体包括苯乙烯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酰胺、甲基丙烯酸甲酯、聚乙二醇甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸‑2‑乙氧基乙酯。

3.根据权利要求1所述的一种CO2‑光热双重响应型纳米乳液分离膜,其特征在于,所述碳基纳米材料和聚乙烯醇的比例为质量比为3:1000‑10:1000,优先地为3:1000。

所述CO2响应性单体和硬单体的比例为摩尔比为1:1‑1:2,优选地为1:1。

4.根据权利要求1‑3中任一所述的一种CO2‑光热双重响应型纳米乳液分离膜的制备方法,其特征在于,步骤如下:S1、光热转化功能涂料的制备:将7.5‑12.5wt%聚乙烯醇和去离子水加入烧瓶中,再加入0.2‑0.5mg/ml的碳基纳米材料,在90‑110℃油浴锅中加热搅拌30‑90min制得光热转化功能涂料;

S2、CO2响应功能涂料的制备:将CO2响应性单体和一种硬单体通过在四氢呋喃中自由基聚合反应制备CO2响应聚合物,将制备的CO2响应聚合物溶于乙醇中制备质量分数5~20wt%的CO2响应功能涂料;

S3、CO2‑光热双重响应纤维的制备:使用浆纱机将S1制备的光热转化功能涂料均匀涂覆在PET纤维表面并在烘箱中70‑90℃热处理2‑10min得到光热转化功能纤维,再使用浆纱机将S2制备的CO2响应功能涂料均匀涂覆在光热转化功能纤维表面,并在烘箱中70‑90℃热处理2‑10min得到CO2‑光热双重响应纤维。

S4、CO2‑光热双重响应型纳米乳液分离膜的制备:使用织机将S3所制备的CO2‑光热双重响应纤维织造成膜,得到CO2‑光热双重响应型纳米乳液分离膜。

5.根据权利要求3所述的一种CO2‑光热双重响应型纳米乳液分离膜的制备方法,其特征在于,步骤S2中所述CO2响应功能涂料为透明材料,涂料成膜后的透光量为85‑92%。

6.根据权利要求1‑3任一所述的一种CO2‑光热双重响应型纳米乳液分离膜或根据权利要求3或4所述方法制备的一种CO2‑光热双重响应型纳米乳液分离膜的应用,其特征在于,所述纳米乳液分离膜在CO2刺激或光热刺激下实现超疏水与超亲水状态的可逆切换。

7.根据权利要求6所述的一种CO2‑光热双重响应型纳米乳液分离膜的应用,其特征在于,所述CO2刺激为将纳米乳液分离膜置于水环境中通CO2 5‑10min;

所述光热刺激为将纳米乳液分离膜在近红外光源照射下可以在10~20s内,将自身温度提高至120~180℃。

8.根据权利要求6所述的一种CO2‑光热双重响应型纳米乳液分离膜的应用,其特征在于,纳米乳液分离膜对油水混合物进行分离时,当混合物类型为油包水纳米乳液时,使用初始状态下的疏水/亲油的膜进行分离;当混合物类型为水包油纳米乳液时,将疏水/亲油的分离膜置于水环境中通入CO2 5‑10min转化为亲水/水下疏油的分离膜后,再进行分离;需要再次对油包水纳米乳液进行分离时,将亲水/水下疏油的分离膜置于水环境中使用1.2‑

2V,780‑900nm近红外光源照射1‑2min再次转化为疏水/亲油的分离膜后,再进行分离。