聚丙烯织物表面超亲水涂层构筑及其油水分离性能

摘要

[目的]为得到具有优秀耐久性和高油水分离效率的超亲水性聚丙烯（PP）分离材料。[方法]通过将天然来源的羧甲基纤维素（CMC）与聚丙烯织物共价结合，制备出一种具有超亲水-水下超疏油性能涂层的改性PP织物。通过扫描电镜（SEM）、红外光谱（IR）、X射线光电子能谱（XPS）等手段对改性后的样品进行分析，利用接触角测量仪和自建油水分离装置测试了改性PP织物的润湿性及油水分离性能。[结果]改性PP织物在空气中的水接触角低至0°，在水下对不同油（包括正己烷、甲苯、煤油、柴油、汽油和石油醚）的接触角都不低于150°，对油水混合物的分离效率都可达到98%以上，分离时的水通量高达69 449 L/（m²·h）以上。经过50次循环分离、酸碱盐溶液腐蚀浸泡8 h、砂纸刮擦30次、高含沙量水冲刷2 h等多项测试后，改性PP织物均保持优异的水下疏油性和大于97%的油水分离效率。从微观结构与化学组成的角度揭示了是表面粗糙度与亲水基团的协同作用使PP织物由最初的疏水亲油转变为超亲水-水下超疏油。[结论]通过化学键连接的方式可以在PP织物表面成功构筑牢固结合的超亲水涂层。该改性过程绿色、简便、低成本，能赋予PP织物优异、耐久的油水分离性能。改性后的PP织物有望在复杂水体环境下的油水分离场景中应用。

关键词

聚丙烯织物 / 羧甲基纤维素 / 改性 / 超亲水涂层 / 水下油接触角 / 油水分离 / 耐久性