(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 110734655 A(43)申请公布日 2020.01.31
(21)申请号 201910949547.9(22)申请日 2019.10.08
(71)申请人 齐鲁工业大学
地址 250353 山东省济南市长清区大学路
3501号(72)发明人 陶芙蓉 任金瓶 闫玉玲 刘利彬
崔月芝 (74)专利代理机构 济南圣达知识产权代理有限
公司 37221
代理人 王磊(51)Int.Cl.
C09D 1/00(2006.01)C09D 7/65(2018.01)C09D 7/63(2018.01)B01D 17/022(2006.01)
权利要求书1页 说明书7页 附图6页
(54)发明名称
一种pH响应性超疏水涂层材料及制备方法与应用(57)摘要
本公开提供了一种pH响应性超疏水涂层材料及制备方法与应用，其制备方法为：硬脂酸与纳米二氧化钛进行反应获得硬脂酸/纳米二氧化钛复合物，将硬脂酸/纳米二氧化钛复合物与壳聚糖进行反应获得pH响应性超疏水材料，其中纳米二氧化钛与壳聚糖的质量比为6～9:1。本公开提供的涂层材料不仅可以在氨处理下由超疏水状态转变为超亲水状态，而且还可以在加热处理后再次恢复超疏水性。并且，利用涂覆材料的pH响应机理既可以实现油/水/油三相的连续分离，还可以实现不同表面活性剂稳定的乳化液分离。CN 110734655 ACN 110734655 A
权 利 要 求 书
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1.一种pH响应性超疏水涂层材料的制备方法，其特征是，硬脂酸与纳米二氧化钛进行反应获得硬脂酸/纳米二氧化钛复合物，将硬脂酸/纳米二氧化钛复合物与壳聚糖进行反应获得pH响应性超疏水材料，其中纳米二氧化钛与壳聚糖的质量比为6～9:1。
2.如权利要求1所述的pH响应性超疏水涂层材料的制备方法，其特征是，硬脂酸与纳米二氧化钛的反应温度为室温；
或，硬脂酸与纳米二氧化钛的反应时间为25～35min；或，硬脂酸与纳米二氧化钛反应体系的溶剂为乙醇。
3.如权利要求1所述的pH响应性超疏水涂层材料的制备方法，其特征是，纳米二氧化钛与壳聚糖的质量比为6.9～7.1:1；
或，纳米二氧化钛的粒径为10～25nm，壳聚糖的粒径为400～800nm；或，硬脂酸/纳米二氧化钛复合物与壳聚糖的反应温度为室温；或，硬脂酸/纳米二氧化钛复合物与壳聚糖的反应时间15～25min。4.一种pH响应性超疏水涂层材料，其特征是，由权利要求1～3任一所述的制备方法获得。
5.一种权利要求4所述的pH响应性超疏水涂层材料在油水分离中的应用。6.一种油水分离材料，其特征是，包括基体，基体表面覆盖涂层，所述涂层的材料为权利要求4所述的pH响应性超疏水涂层材料。
7.如权利要求6所述的油水分离材料，其特征是，所述基体为棉布、滤纸或海绵。8.一种油水分离材料的制备方法，其特征是，将基体放入至权利要求4所述的pH响应性超疏水涂层材料的溶液中进行浸涂。
9.一种权利要求6或7所述的油水分离材料或权利要求8所述的制备方法获得的油水分离材料由超疏水转变为超亲水的方法，其特征是，将油水分离材料放置在碱性溶液中处理；或，采用氨气处理上述油水分离材料。
10.如权利要求9所述的油水分离材料由超疏水转变为超亲水的方法，其特征是，所述碱性溶液的pH不小于13。
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说 明 书
一种pH响应性超疏水涂层材料及制备方法与应用
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技术领域
[0001]本公开涉及一种pH响应性超疏水涂层材料及制备方法与应用。
背景技术
[0002]这里的陈述仅提供与本公开有关的背景信息，而不必然构成现有技术。[0003]近年来，频发的原油泄漏事故以及不断的工业含油废水的排放对人们生存环境造成的严重污染已经引起了人们的广泛关注。未经过处理的含油污水进入水体很容易在水面上形成一层油膜，阻碍氧气进入水中从而降低水体中的溶解氧这就会使浮游生物、水生植物等因氧气的缺乏而受到影响甚至是死亡，最终导致水体的自净化功能丧失甚至海洋及湖泊生态平衡的破坏，所以含油废水的分离是非常有必要的。而且除了含油废水之外，液滴尺寸低于20μm的油/水乳化液更难分开。[0004]因为“Lotus Effect(荷叶效应)”的提出，特殊润湿性表面的应用范围越来越广泛，尤其是在油/水分离领域。目前集中研究的用于过滤或吸收的润湿性材料主要有超亲水/水下超疏油材料、超疏水/超亲油性材料以及智能响应性材料等，而且已经取得了卓越的成果，但是随着人们对环境问题关注度的增加，近年来，纤维素、木质素、壳聚糖等天然材料因其成本低、性能好，在油水分离材料的制备中受到越来越多的关注，尤其是智能响应型生物基材料更由于其可持续性和生物降解性正逐渐成为环境修复和废水处理的新生力量。目前智能响应型分离材料主要有以下几种类型：紫外光照射响应、气体响应、温度响应和pH响应等。其中，与其他刺激响应材料相比，pH响应性材料更方便，更简单，更容易操作。因为仅改变材料本身的pH值，就足以改变润湿性。发明内容
[0005]本公开的目的是提供一种pH响应性超疏水涂层材料及制备方法与应用，该涂层材料不仅可以在氨处理下由超疏水状态转变为超亲水状态，而且还可以在加热处理后再次恢复超疏水性。并且，利用涂覆材料的pH响应机理既可以实现油/水/油三相的连续分离，还可以实现不同表面活性剂稳定的乳化液分离。[0006]为了实现上述目的，本公开的技术方案为：[0007]一方面，本公开提供了一种pH响应性超疏水涂层材料的制备方法，硬脂酸与纳米二氧化钛进行反应获得硬脂酸/纳米二氧化钛复合物，将硬脂酸/纳米二氧化钛复合物与壳聚糖进行反应获得pH响应性超疏水材料，其中纳米二氧化钛与壳聚糖的质量比为6～9:1。[0008]本公开中纳米二氧化钛表面存在羟基，能够与硬脂酸进行反应，当纳米二氧化钛与硬脂酸反应后，其红外光谱中的1635cm-1处出现的强吸收峰，证明纳米二氧化钛与硬脂酸通过化学键进行结合。同时，将硬脂酸/纳米二氧化钛复合物与壳聚糖反应后，其红外光谱中的1600cm-1附近峰强度的增强，证明硬脂酸/纳米二氧化钛复合物与壳聚糖通过化学键进行结合。
[0009]本公开通过实验表明，纳米二氧化钛与壳聚糖的质量比和涂层材料的超疏水性能
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有关，当纳米二氧化钛与壳聚糖的质量比为6～9:1时，制备的涂层材料的接触角大于150°，符合超疏水涂层材料的要求。而其他质量比下的接触角均小于150°。[0010]另一方面，本公开提供了一种pH响应性超疏水涂层材料，由上述制备方法获得。[0011]经过实验表明，本公开提供的超疏水涂层材料具有pH响应性，当pH为中性或酸性时，表现为超疏水性能，当pH为碱性时，表现为超亲水性能。同时，本公开提供的超疏水涂层材料具有氨气引发由超疏水转变为超亲水的性能。[0012]第三方面，本公开提供了一种上述pH响应性超疏水涂层材料在油水分离中的应用。
[0013]第四方面，本公开提供了一种油水分离材料，包括基体，基体表面覆盖涂层，所述涂层的材料为上述pH响应性超疏水涂层材料。[0014]第五方面，本公开提供了一种油水分离材料的制备方法，将基体放入至pH响应性超疏水涂层的溶液中进行浸涂。[0015]第六方面，本公开提供了一种上述油水分离材料由超疏水转变为超亲水的方法，将上述油水分离材料放置在碱性溶液中处理；或，采用氨气处理上述油水分离材料。[0016]本公开的有益效果为：[0017]1.本公开以二氧化钛、壳聚糖和硬脂酸为原料成功制备了性能优异的超疏水性涂层材料，该涂层材料可以很容易地应用于各种基材上。
[0018]2.本公开提供的超疏水性涂层材料能够发生液滴弹跳行为。[0019]3.本公开提供的超疏水性涂层材料具有可切换润湿性表面，能在超疏水和超亲水性之间实现润湿性转换，这不仅可以用于油/水/油三相混合物的连续分离，而且还可以有效分离各种表面活性剂稳定的油包水或水包油乳化液，且具有较高的分离通量。而且，本公开提供的超疏水性涂层材料对pH具有响应性，而且该pH响应性是可逆的；同时对超疏水性涂层材料进行氨处理后，超疏水材料变为超亲水材料，再进行加热除了后回复超疏水性能，具有优异的循环利用性。
附图说明
[0020]构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。[0021]图1为本公开实施例1制备的棉布基体的超疏水材料的原理图；
[0022]图2为本公开实施例1制备的棉布基体的超疏水材料的表面形貌表征图，a为原始棉布的SEM图，b为超疏水材料的SEM图，c为超疏水材料的C元素映射图像，d为超疏水材料的O元素映射图像，e为超疏水材料的Ti元素映射图像；
[0023]图3为本公开实施例1制备的棉布基体的超疏水材料的化学组成表征图，a为红外光谱图，b为热重分析(TGA)曲线；
[0024]图4为本公开实施例1制备的棉布基体的超疏水材料的疏水性能表征图，a为经100次揉搓前后的水接触角(WCA)曲线，b为液滴的形变指数(D/D0)与时间的函数关系图，c为最大铺展直径(Dmax)与韦伯数(We)之间的关系曲线，d为接触时间与体积、高度之间的关系曲线；
[0025]图5为本公开实施例1制备的棉布基体的超疏水材料的pH响应性能表征图，a不同
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pH值的水滴处理后改性棉织物的接触角和润湿时间的变化曲线，b为周期试验曲线，c为将超疏水材料暴露在氨气中，以及在氨气处理之后再于80℃下加热15min的红外光谱图，d为超疏水材料在氨气处理后，在80℃下加热处理的接触角曲线；
[0026]图6为本公开实施例1制备的棉布基体的超疏水材料长期分离性能和吸附性能表征图，a为润湿性和分离效率曲线，b为亲油能力测试图，c为氨气处理后获得的超亲水材料在不同有机液体的水下超输油接触角测试图，d为氨气处理后获得的超亲水材料在分离不同种类的油水混合物时的分离流量和分离效率图；
[0027]图7为采用本公开实施例1制备的棉布基体的超疏水材料的进行Span-80稳定的二氯甲烷包水乳化液分离的表征图，a为分离前后的光学显微镜图，b为分离前的粒径测试图，c为分离后的粒径测试图，d为分离不同种类油包水乳化液时的分离流量以及分离效率图；[0028]图8为采用本公开实施例1制备的棉布基体的超疏水材料的进行Tween-80稳定的水包二氯甲烷乳化液分离的表征图，a为分离前后的光学显微镜图，b为分离前的粒径测试图，c为分离后的粒径测试图，d为分离不同种类水包油乳化液时的分离流量以及分离效率图。
具体实施方式
[0029]应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0030]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0031]本公开提出了一种pH响应性超疏水涂层材料及制备方法与应用。[0032]本公开的一种典型实施方式，提供了一种pH响应性超疏水涂层材料的制备方法，硬脂酸与纳米二氧化钛进行反应获得硬脂酸/纳米二氧化钛复合物，将硬脂酸/纳米二氧化钛复合物与壳聚糖进行反应获得pH响应性超疏水材料，其中纳米二氧化钛与壳聚糖的质量比为6～9:1。
[0033]本公开中纳米二氧化钛表面存在羟基，能够与硬脂酸进行反应，当纳米二氧化钛与硬脂酸反应后，其红外光谱中的1635cm-1处出现的强吸收峰，证明纳米二氧化钛与硬脂酸通过化学键进行结合。同时，将硬脂酸/纳米二氧化钛复合物与壳聚糖反应后，其红外光谱中的1600cm-1附近峰强度的增强，证明硬脂酸/纳米二氧化钛复合物与壳聚糖通过化学键进行结合。
[0034]本公开通过实验表明，纳米二氧化钛与壳聚糖的质量比和涂层材料的超疏水性能有关，当纳米二氧化钛与壳聚糖的质量比为6～9:1时，制备的涂层材料的接触角大于150°，符合超疏水涂层材料的要求。而其他质量比下的接触角均小于150°。[0035]该实施方式的一种或多种实施例中，硬脂酸与纳米二氧化钛的反应温度为室温。所述室温是指室内环境的温度，一般为15～30℃。[0036]该实施方式的一种或多种实施例中，硬脂酸与纳米二氧化钛的反应时间为25～
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35min。
[0037]
该实施方式的一种或多种实施例中，硬脂酸与纳米二氧化钛反应体系的溶剂为乙
醇。
乙醇的毒性较小。
[0039]该实施方式的一种或多种实施例中，纳米二氧化钛与壳聚糖的质量比为6.9～7.1:1。该质量比下制备的涂层材料的超疏水性能最好，其接触角可达172.1°。[0040]该实施方式的一种或多种实施例中，纳米二氧化钛的粒径为10～25nm，壳聚糖的粒径为400～800nm。形成的涂层材料具有更好的超疏水性能。[0041]该实施方式的一种或多种实施例中，硬脂酸/纳米二氧化钛复合物与壳聚糖的反应温度为室温。
[0042]该实施方式的一种或多种实施例中，硬脂酸/纳米二氧化钛复合物与壳聚糖的反应时间15～25min。
[0043]本公开的另一种实施方式，提供了一种pH响应性超疏水涂层材料，由上述制备方法获得。
[0044]经过实验表明，本公开提供的超疏水涂层材料具有pH响应性，当pH为中性或酸性时，表现为超疏水性能，当pH为碱性时，表现为超亲水性能。同时，本公开提供的超疏水涂层材料具有氨气引发由超疏水转变为超亲水的性能。[0045]本公开的第三种实施方式，提供了一种上述pH响应性超疏水涂层材料在油水分离中的应用。
[0046]本公开的第四种实施方式，提供了一种油水分离材料，包括基体，基体表面覆盖涂层，所述涂层的材料为上述pH响应性超疏水涂层材料。[0047]该实施方式的一种或多种实施例中，所述基体为棉布、滤纸或海绵。[0048]本公开的第五种实施方式，提供了一种油水分离材料的制备方法，将基体放入至pH响应性超疏水涂层材料的溶液中进行浸涂。[0049]本公开的第六种实施方式，提供了一种上述油水分离材料由超疏水转变为超亲水的方法，将上述油水分离材料放置在碱性溶液中处理；或，采用氨气处理上述油水分离材料。
[0050]该实施方式的一种或多种实施例中，所述碱性溶液的pH不小于13。此时，由超疏水转变为超亲水的时间更少，仅需30s以内。
[0051]为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本公开的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本公开的技术方案。[0052]实施例
[0053]将0.5g硬脂酸溶于20mL无水乙醇，然后加入0.42g TiO2，室温搅拌30min，然后加入2wt％的壳聚糖(0.06g，3mL)在乙醇中的分散液，室温下继续搅拌20min，得到超疏水涂层溶液。然后依次将棉布(Φ＝4cm)、滤纸(Φ＝4cm)、海绵(2cm×2cm×2cm)置于制备所得的超疏水涂层溶液中，通过浸涂法即可得到超疏水材料。[0054]本公开制备的超疏水材料的原理如图1所示，采用浸涂工艺将超疏水涂层涂覆至棉布形成超疏水材料，该超疏水材料经过氨气处理(置于盛放着氨水的密闭干燥器中熏20分钟左右)后转变为超亲水性，再经过加热处理(80℃加热15分钟)后恢复超疏水性质。
[0038]
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本公开中将粒径在400～800nm之间的壳聚糖(CS)与10～25nm的TiO2两者相结合
来提供粗糙结构，同时硬脂酸(SA)的低表面能烷基链提供疏水性。为了更好地阐明不同组分对涂料润湿性的影响，表1探究了不同质量比的TiO2和CS对涂层超疏水性的影响。[0056]表1.不同质量比的TiO2和CS对涂层性能的影响
[0057]
从接触角的表征可以看出，在TiO2：CS＝7:1时，涂层的超疏水性能最佳。因此，本
公开选择TiO2：CS＝7:1作为最佳质量比，用于制备TiO2@SA/CS涂层并通过浸涂法制得所需涂覆材料。
[0059]对TiO2@SA/CS涂层的表面形态和化学组成进行研究，结构如图2～3所示。通过SEM对比图像可以得出，与原始棉布(图2a)的形态不同，浸涂后的棉布上覆盖了大量的TiO2@SA/CS颗粒(图2b)，而且，EDX映射图像也显示C、O和Ti元素均匀分布在浸涂后的棉布上(图2c、d、e)，这表明TiO2@SA/CS已成功接枝在棉布基底上。为了更准确地表征涂层材料的化学组成，在图3a中显示了TiO2@SA/CS涂层的FTIR光谱。在图3a可以看出，与空白TiO2相比，在TiO2@SA曲线中，2846cm-1和2914cm-1处出现两个很强的吸收峰分别对应于硬脂酸的-CH3和-CH2中C-H键的不对称伸缩振动和对称伸缩振动吸收峰，这是由硬脂酸中的长碳链基团引起的。1713cm-1为-COOH中C＝O键的特征吸收峰，在1635cm-1处出现的强吸收峰，为TiO2与羧酸结合的特征峰，进一步说明硬脂酸和TiO2成功结合。壳聚糖的N-H弯曲振动在1603cm-1左右，对比可以看出，在TiO2@SA/CS曲线上1600cm-1附近的峰强度明显增强，即可证明壳聚糖成功复合到涂层上。除此之外，对材料还进行了TGA测试表征(图3b)，结果表明，未处理的棉布残余量为0，而浸涂后的棉布残余量达到11.6％。这些测试结果皆可说明TiO2@SA/CS涂层已成功制备并浸涂到棉布上。
[0060]本公开的超疏水涂层材料不仅超疏水性出众，而且在经过100次揉搓(5s为一个循环)之后，WCA在涂层棉布仍可达到153°，这也证实了其优异的力学性能，如图4a所示。在此基础上，进一步对液滴在超疏水表面上的弹跳行为做了深入的研究。将一个6μL的水滴于6cm高度释放，下落过程中液滴的重力势能逐渐转换为动能，在t＝0处接触表面时，储存在液滴里的动能克服粘性力做功使其发生铺展行为，并且迅速扩散在t＝2.8ms处达到最大铺展状态(此时的液滴直径为最大铺展直径Dmax)。随后，表面能向动能的进一步转换促使液滴开始收缩回弹并于t>10.2ms离开接触面。在液滴撞击固体表面过程中，能否发生收缩行为在宏观上是由液滴形变指数D/D0(D为液滴接触超疏水表面时的动态直径，D0为液滴的初始直径)的大小决定的，图4b就描述了液滴在铺展与收缩的运动过程中，液滴形变指数(D/D0)的大小随时间变化的函数关系图。更重要的是，最大铺展直径Dmax的大小是衡量液滴形变程度的重要指标，也是将表面能量化的重要手段，而且Dmax的大小对液滴的最终形态起到决定性作用。因此进一步研究了Dmax与韦伯数We的关系，如图4c。在将同样体积的水滴从不同高
[0058]
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度释放的条件下，(l是液滴的特征长度，σ是水的表面张力，ρ是水的密度，v表示
不同释放高度下水滴的冲击速度)仅仅是冲击速度的函数，在这里，l＝1.17mm,σ＝72.8N·
M-1,ρ＝1kg·m-3。随后，对两个物理量做拟合可以得出，Dmax与We呈正比关系。此外，接触时间也是评估超疏水涂层性能的重要物理量。接触时间不仅从侧面反映了涂层优异的超疏水性，而且控制了液滴与固体表面的能量交换。为此本公开还分别探究了液滴体积和释放高度对接触时间的影响。从图4d可以看到，接触时间随液滴体积的增大而增大，随释放高度的增大，接触时间基本保持不变。简而言之，超疏水涂层具有优异的性能，有望在防结冰等方面广泛应用。
[0061]本公开制备的超疏水涂层材料不仅具有优异的超疏水性，而且可以在碱处理下转变为超亲水材料。如图5a，将不同pH的水滴直接滴在涂层棉布上，通过记录水滴的接触角和浸润时间的变化值可以看出，在pH≤7时，水滴的接触角皆保持在153°以上，说明涂层依然保持良好的超疏水性而且耐酸性优异。而随着水滴碱性的不断增强，材料的亲水速率越快，浸润时间越短，且当pH＝13时，接触角从150°减小到0°只需要30s左右。另外，涂层的超疏水性和超亲水性的转变可以重复10个循环依然具有响应性，进一步说明了织物表面润湿性的pH可逆转变行为，如图5b所示。图5c从FTIR测试角度对涂层润湿性的转化过程进行了表征。以Cycle 1为例，Cycle 1由两条曲线组成，分别是氨气处理之后的超亲水曲线和再加热处理恢复的超疏水曲线，其中加热恢复的超疏水涂层的红外在本质上与TiO2@SA/CS无差别。而对比超疏水涂层曲线，可以看到超亲水曲线出现了两个新峰，3201cm-1和1442cm-1分别是被吸附的NH3的N-H键的反对称伸缩振动和变形振动。超疏水-超亲水-超疏水状态的转换从理论解释是因为，二氧化钛与硬脂酸结合会形成羧酸钛配位键，当涂层暴露在氨气中的时候，羧酸钛配位键会发生断裂，形成新的羧酸铵，羧酸铵带着低自由能烷基链从固-液界面迁移到水相，从而引起水的表面张力的降低和固体表面自由能的增加，最终导致在氨存在下的超疏水向超亲水过渡行为的发生。此外，材料吸收的氨气在加热处理时会挥发，这就促使材料再次恢复超疏水性。图5d中疏水涂层的WCA均大于150°，亲水涂层接近0°，且在经历5个循环之后没有明显的响应性损失，也证实了涂层润湿性在超疏水-超亲水-超疏水之间的便捷稳定的可逆转化。
[0062]图6a～b分别对超疏水涂层材料的长期分离性能和吸附性能做出了评价。首先单独对二氯甲烷/水的混合物进行20次循环分离实验，如图6a所示，WCA在155°上下浮动，且分离效率都高达95％，说明材料具有良好的循环性和分离能力。此外，涂覆的海绵能够吸附自身重量21～46倍的各类有机液体，如图6b所示，有望成为低成本、高收益的油品吸附型材料。为了确定氨气处理后的超亲水/水下超亲油材料对各种有机液体和油的水下超疏油性能，测试了不同表面张力液体的UWOCA。如图6c所示，不同液体的UWOCA均高于150°，表明涂层棉织物具有优异的水下超疏油性能。同时为了进一步表征超亲水材料的分离能力，在图6d中测量并计算了分离效率和水的流通量。从图6d中可以看出，材料对各类油水混合物均可达到高效分离，且分离效率在93％以上，尤其是在石油醚/水的混合物的分离实验中，水的流通量可高达9950Lm-2h-1，这充分说明了超亲水材料的优异性能。[0063]本公开的涂层材料不仅可以分离油水混合物，还可以用于乳化液的分离。Fig.7即利用涂层最初的超疏水/超亲油性质对一系列油包水乳液进行了分离并对分离前后的差别
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进行了宏观和微观上的表征。以Span-80稳定的二氯甲烷包水乳液为例。从宏观上来看，分离之前的乳化液为乳状，分离后的滤液变的澄清透明，反映在光学显微镜上即为分离前可以清楚的看到许多乳滴，但滤液中未见液滴，如图7a所示。为了进一步表征材料的分离能力，本公开还从微观上分别对分离前后的乳化液进行了DLS测试。如图7b～c所示，在分离之前乳化液的粒径大致分布在300～1500nm之间，而分离之后的乳滴粒径在5～13nm之间，这表明材料不仅可以实现乳化液的分离，而且分离效果非常明显。图7d还对上述油包水乳液的分离通量和分离效率进行了描述。对于所有乳液，流量范围为33.87至127.36L m-2h-1，分离效率也在90％以上。
[0064]将超疏水涂层材料用氨气处理，使其由超疏水状态转变为超亲水状态，再进行水包油乳化液的分离，分离结果如图8所示。以Tween-80稳定的水包二氯甲烷乳液为例。从乳液分离前后的光学显微镜和数码照片，可以看到分离前后的差异非常明显，如图8a所示。图8b～c也对分离前后的乳化液的粒径大小进行了表征。分离前乳化液的粒径大致分布在300～900nm之间，而滤液中的乳滴粒径在3～12nm之间，表明在氨气处理之后超亲水材料也有优异的水包油乳化液分离能力。而且从图8d也可以看出，对水包油乳液的分离效率皆在90％以上，且分离流量的范围在31.84到144.72L m-2h-1之间。[0065]本公开已经证明，以二氧化钛、壳聚糖和硬脂酸为原料成功制备了性能优异的超疏水性TiO2@SA/CS涂层，且可以很容易地应用于各种基材上。此外在其超疏水表面上还可发生液滴弹跳行为，因此本公开也进一步探究了液滴弹跳过程中的最大铺展直径、韦伯数以及接触时间等物理量的关系。此外，涂覆材料还具有可切换润湿性表面，能在超疏水和超亲水性之间实现润湿性转换，这不仅可以用于油/水/油三相混合物的连续分离，而且还可以有效分离各种表面活性剂稳定的油包水或水包油乳化液，且具有较高的分离通量。更值得注意的是，材料的pH响应性是可逆的，当对氨处理之后的超亲水材料进行加热处理时，材料可再次恢复超疏水性，具有优异的循环利用性。[0066]以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。
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