CN217025850U - 一种吸油材料 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种吸油材料，所述吸油材料包括加固纤维层、层叠粘附于加固纤维层一侧的第一吸油纤维层及层叠粘附于加固纤维层另一侧的第二吸油纤维层，所述第一吸油纤维层和第二吸油纤维层均呈由多条玉米醇溶蛋白纤维无规则交叉粘附形成的网络结构，所述加固纤维层呈由多条玉米醇溶蛋白/聚偏氟乙烯纤维无规则交叉粘附形成的网络结构，所述第一吸油纤维层及第二吸油纤维层的任意一条纤维均与加固纤维层的若干条纤维交错附着并形成结点。本实用新型通过设置加固纤维层，有效解决了吸油材料强度差、保油率低的问题。

Description

一种吸油材料

技术领域

本实用新型属于环境净化材料技术领域，尤其是涉及一种吸油材料。

背景技术

为解决目前频繁的石油泄漏事件所引发的环境问题，亟需开发具有高吸附能力、生态友好性和可重复使用性等特点的绿色吸油材料。相比常用的棉短绒、木棉、小麦秸秆等天然有机吸油材料，玉米作为一种低成本、可生物降解的作物，生产出各种各样的产品，如玉米丝、玉米芯和玉米秸秆。玉米醇溶蛋白是从玉米中提取的一种天然蛋白质，表现出良好的生物可降解性、生物成膜性，其分子结构含有大量的疏水性氨基酸，表现出较好的疏水亲油性，能够克服传统类吸油材料存在的油水选择性不高的问题。依据吸油材料的吸油机理，静电纺丝技术可以有效且低成本地制备出多孔结构且孔隙率值大的包藏型吸油材料。采用静电纺丝技术纺制的玉米醇溶蛋白纤维可获得孔隙率大、直径小、比表面积大的优良性能，成为一种吸藏凝胶复合型吸油材料，在吸油材料领域具有较大的应用潜力。然而，静电纺纯玉米醇溶蛋白纤维的物理机械性能较差，其最大强力值仅为0.7MPa，使得其在吸附领域的应用具有一定的局限性。

因此需要提出一种新的方案来解决这个问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种吸油材料，通过将吸油纤维层设置于吸油材料的表层，有效地提高吸油材料的吸油保油率，通过纤维层之间的交叉粘结铺设，提高纤维层与纤维层之间的结点来改善其强力，通过设置加固纤维层，可有效解决纤维膜强力差、可重复使用低的问题。

为实现上述目的，本实用新型所采取的技术方案为：

一种吸油材料，所述吸油材料包括加固纤维层、层叠粘附于加固纤维层一侧的第一吸油纤维层及层叠粘附于加固纤维层另一侧的第二吸油纤维层，所述第一吸油纤维层和第二吸油纤维层均呈由多条玉米醇溶蛋白纤维无规则交叉粘附形成的网络结构，所述加固纤维层呈由多条玉米醇溶蛋白/聚偏氟乙烯纤维无规则交叉粘附形成的网络结构，所述第一吸油纤维层及第二吸油纤维层的任意一条纤维均与加固纤维层的若干条纤维交错附着并形成结点。

所述结点分布密度为21085-22070个/cm²。

所述玉米醇溶蛋白纤维截面呈扁平型，所述玉米醇溶蛋白/聚偏氟乙烯纤维为核壳结构。

所述玉米醇溶蛋白/聚偏氟乙烯纤维包括芯层和包覆于芯层表面的壳层，所述芯层为聚偏氟乙烯纤维，所述壳层为玉米醇溶蛋白纤维。

所述芯层与壳层的质量比为1:2。

所述第一吸油纤维层和第二吸油纤维层的厚度均为1-10mm，玉米醇溶蛋白纤维的平均宽度为0.95μm。

所述第一吸油纤维层和第二吸油纤维层的重量均为0.66-0.71mg/m²。

所述加固纤维层的厚度为2-5mm，玉米醇溶蛋白/聚偏氟乙烯纤维的平均宽度为1.1μm。

所述加固纤维层重量为0.77-0.8mg/m²。

本实用新型的有益效果是：

(1)聚偏氟乙烯是一种具有良好成膜性的材料，且具有良好的疏水性能，其静电纺聚偏氟乙烯纳米纤维膜具有较高的孔隙率，其强力可达到3.65MPa，表现为优异的物理机械性能。加固纤维层通过构造出以玉米醇溶蛋白纤维为芯层，以聚偏氟乙烯纤维为壳层的核壳结构的纤维，两者配合不仅表现出优良的吸油保油率，还解决了纤维膜强力差的问题。

(2)第一吸油纤维层在高压电场力作用下以120°角度粘结铺设到加固纤维层，第二吸油纤维层在高压电场力作用下以120°角度相反方向粘结铺设到加固纤维层，三层构成一个环形的交叉粘结铺设的结构，交叉结构增加吸油材料的孔隙率，可有效地提高其吸油性能；粘结铺设增加纤维层之间的抱合力，防止纤维层的脱散情况。

附图说明

图1为本实用新型吸油材料的结构示意图；

图2为本实用新型第一吸油纤维层纤维与加固纤维层纤维交错粘附的示意图；

图3为本实用新型第二吸油纤维层纤维与加固纤维层纤维交错粘附的示意图；

图4为本实用新型加固纤维层纤维的截面图；

图5为本实用新型第一吸油纤维层的截面图；

图6为本实用新型吸油材料的一种喷纺流程示意图。

图中：第一吸油纤维层1、加固纤维层2、芯层21、壳层22、第二吸油纤维层3、结点4。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是在于限制本申请。

如图1～图6所示，一种吸油材料，所述吸油材料包括加固纤维层2、层叠粘附于加固纤维层2一侧的第一吸油纤维层1及层叠粘附于加固纤维层2另一侧的第二吸油纤维层3；吸油纤维层分布于加固纤维层2两侧，有助于提高吸油材料的吸油率和保油率。

所述第一吸油纤维层1和第二吸油纤维层3均呈由多条玉米醇溶蛋白纤维无规则交叉粘附形成的网络结构，所述玉米醇溶蛋白纤维截面呈扁平型。所述加固纤维层2呈由多条玉米醇溶蛋白/聚偏氟乙烯纤维无规则交叉粘附形成的网络结构，所述玉米醇溶蛋白/聚偏氟乙烯纤维为核壳结构。

所述第一吸油纤维层1及第二吸油纤维层3的任意一条纤维均与加固纤维层2的若干条纤维交错附着并形成结点4。所述结点4分布密度为21085-22070 个/cm²。

所述第一吸油纤维层1和第二吸油纤维层3的厚度均为1-10mm，玉米醇溶蛋白纤维的平均宽度为0.95μm。所述第一吸油纤维层1和第二吸油纤维层3的重量均为0.66-0.71mg/m²。

所述加固纤维层2的厚度为2-5mm，所述加固纤维层2重量为0.77-0.8mg/m²。所述玉米醇溶蛋白/聚偏氟乙烯纤维的平均宽度为1.1μm。

进一步的，随着吸油材料厚度增加，吸油量增加，对应的成本适当地增加，可根据实际需求控制吸油材料的厚度。本实用新型中，为了和目前市场上的吸油材料做对比使用，第一吸油纤维层1和第二吸油纤维层3的厚度均取1mm，加固纤维层2的厚度取2mm。

玉米醇溶蛋白/聚偏氟乙烯纤维包括芯层21和包覆于芯层21表面的壳层22，所述芯层21为聚偏氟乙烯纤维，所述壳层22为玉米醇溶蛋白纤维。所述芯层 21与壳层22的质量比为1:2。

玉米醇溶蛋白纤维虽具有优异的吸油性能，但其物理机械性能较差，其强力仅为0.7MPa，通过把强力好和疏水性好的聚偏氟乙烯纤维构造为加固纤维的芯层21，加固纤维层2的强力达到7.27MPa，有效地增加了吸油材料的强度。

本实用新型中，玉米醇溶蛋白纤维的生产方法为静电纺丝法，具体如下：将质量浓度为25％的玉米醇溶蛋白溶液放置于微量注射泵中，在25KV的高压静电环境下，聚合物溶液以2ml/h的速度从单喷头喷嘴装置处挤出，在电场作用下抽长拉细，飞行15cm后达到接收装置，形成扁平型的玉米醇溶蛋白纤维。考虑到玉米蛋白粉只能溶解在60–95％的乙醇水溶液中，乙醇和水的比例值调整为 7:3，溶解效果最佳；玉米醇溶蛋白溶液的质量浓度控制在25％。

本实用新型中，玉米醇溶蛋白/聚偏氟乙烯纤维的生产方法也是静电纺丝法，为了实现纤维的核壳结构的构造，与上述不同之处在于，双喷头代替了单喷头。所述的双喷头包括外层喷口和内层喷头，内层喷头置入于外层喷头的中心位置。设置玉米醇溶蛋白溶液进入外层喷头，聚偏氟乙烯溶液进入到内层喷头，在电场力作用下，形成核壳结构的玉米醇溶蛋白/聚偏氟乙烯纤维。聚偏氟乙烯溶液的质量浓度控制在5％，以得到较为均匀的核壳结构纤维。

本实用新型中，纺丝工艺条件设置为纺丝电压是25KV，纺丝距离是15cm，注射速度是2ml/h，相对湿度是40％-60％，以控制纤维的稳定性。

为增加第一吸油纤维层1与加固纤维层2、第二吸油纤维层3与加固纤维层 2的单位面积结点量，提高吸油材料的吸油保油率的同时，进一步提高吸油材料的强度，本实用新型中，所述第一吸油纤维层1通过将玉米醇溶蛋白纤维在高压电场力作用下以120°角度铺设到加固纤维层2形成，所述第二吸油纤维层3 通过将玉米醇溶蛋白/聚偏氟乙烯纤维在高压电场力作用下以120°角度相反方向铺设到加固纤维层2形成。

当纺丝设备的喷嘴喷出角度不可调时，以同方向喷纺出的所述第一吸油纤维层1中玉米醇溶蛋白纤维与加固纤维层2中的玉米醇溶蛋白/聚偏氟乙烯纤维、以同方向喷纺出的第二吸油纤维层3中的玉米醇溶蛋白纤维与加固纤维层2中玉米醇溶蛋白/聚偏氟乙烯纤维间的夹角均为60°，且以同方向喷纺出的第一吸油纤维层1中玉米醇溶蛋白纤维、加固纤维层2中的玉米醇溶蛋白/聚偏氟乙烯纤维、第二吸油纤维层3中的玉米醇溶蛋白纤维构成一个环形的交叉层叠结构。

具体生产方法为(如图6所示)：首先于接收板上喷纺玉米醇溶蛋白/聚偏氟乙烯纤维，形成一定厚度的加固纤维层2(如图6a)；再将加固纤维层2顺时针旋转120°，然后将玉米醇溶蛋白纤维以相同角度直接喷纺到加固纤维层2一表面上，形成一定厚度的第一吸油纤维层1，同时在高压电场力作用下，溶剂未完全挥发的玉米醇溶蛋白纤维运动到加固纤维层2上，与加固纤维层2的表层纤维粘结并形成结点4(如图6b)；然后将加固纤维层2与第一吸油纤维层1一并翻转，使加固纤维层2在上(如图6c)；然后将加固纤维层2与第一吸油纤维层1一并逆时针旋转120°，将玉米醇溶蛋白纤维喷纺到加固纤维层2的另一表面，形成一定厚度的第二吸油纤维层3，同时溶剂未完全挥发的玉米醇溶蛋白纤维与加固纤维层2的表层纤维形成粘结并形成结点4(如图6d)。图中纤维L、M、 N分别表示同方向喷纺出的加固纤维层2中的玉米醇溶蛋白/聚偏氟乙烯纤维、第一吸油纤维层1中的玉米醇溶蛋白纤维、第二吸油纤维层3中的玉米醇溶蛋白纤维，最终得到的吸油材料中纤维L、M、N构成一个环形的交叉层叠结构。

当喷嘴喷出角度任意可调时，所述第一吸油纤维层1生产时的喷纺角度与加固纤维层2的喷纺角度呈120度，所述第二吸油纤维层3生产时的喷纺角度与加固纤维层2的喷纺角度呈反向120度。

具体生产方法为：首先喷纺加固纤维层2；然后将玉米醇溶蛋白纤维以120°角度直接喷纺到加固纤维层2一表面上，形成一定厚度的第一吸油纤维层1，同时在高压电场力作用下，溶剂未完全挥发的玉米醇溶蛋白纤维运动到加固纤维层2上，与加固纤维层2的表层纤维粘结并形成结点4；将玉米醇溶蛋白纤维以反向120°角度喷纺到加固纤维层2的另一表面，形成一定厚度的第二吸油纤维层3，同时溶剂未完全挥发的玉米醇溶蛋白纤维与加固纤维层2的表层纤维形成粘结并形成结点4。

本实用新型中，吸油材料(第一吸油纤维层1和第二吸油纤维层3的厚度均为1mm，玉米蛋白醇溶纤维的平均宽度为0.95μm，第一吸油纤维层1和第二吸油纤维层3的重量均为0.69mg/m²；加固纤维层2的厚度为2mm，玉米醇溶蛋白/聚偏氟乙烯纤维的平均宽度为1.1μm，重量为0.78mg/m²，结点4分布密度为22000个/cm²)对机油、花生油、硅油的吸油倍率分别为112g/g、90g/g、73 g/g，保油率为75％，断裂强力值达到6.39MPa，重复五个连续的吸附/解吸循环，吸油量仅下降8g/g，本申请吸油材料不仅具有良好的吸油保油性能，还解决了纤维膜强力差的问题，且可重复使用。

当纺丝设备的喷嘴喷出角度不可调时，不改变第一吸油纤维层1、第二吸油纤维层3与加固纤维层2的喷纺角度，相同工艺条件下，第一吸油纤维层1与加固纤维层2、第二吸油纤维层3与加固纤维层2的单位面积结点量减少3.5％，吸油倍率降低11g/g，保油率为63％，断裂强力值仅为4.24MPa。

以下通过实施例进一步说明本申请吸油材料的各项性能。

实施例

实验对象：

选取本实用新型的一种吸油材料为组1(第一吸油纤维层1和第二吸油纤维层3的厚度均为1mm，玉米醇溶蛋白纤维的平均宽度为0.95μm，第一吸油纤维层1和第二吸油纤维层3的重量均为0.69mg/m²；加固纤维层2的厚度为2mm，玉米醇溶蛋白/聚偏氟乙烯纤维的平均宽度为1.1μm，重量为0.78mg/m²，结点4 分布密度为22000个/cm²)，同时设置玉米醇溶蛋白纤维膜为组2，作为对照组。其中，玉米醇溶纤维均选用25％质量浓度的玉米醇溶蛋白溶液，聚偏氟乙烯纤维均选用5％质量浓度的聚偏氟乙烯溶液，纺丝条件相同，且各项测试标准相同，取同一厚度的两组吸油材料进行实验。

实验过程：

(1)接触角测试，组2的接触角为133℃，组1的接触角为133.5℃，可见两组接触角值接近，表明均具有超疏水性。

(2)吸油率测试，采用机油，组2的吸油量为124g/g，组1的吸油量为112g/g，表明玉米醇溶蛋白纤维膜具有较好的吸油量，本实用新型中的吸油材料次之，但比同厚度的商业用聚丙烯纤维的吸油量(60-90g/g)高。

(3)保油率测试，组2的保油率为60％，组1的保油率为75％，表明本实用新型中的吸油材料具有较高的保油率。

(4)断裂强力测试，组2的强力值为0.73MPa，组1的强力值为6.39MPa，表明加固纤维层的加入，有效地改善吸油材料强力差的问题。

(5)可重复使用性测试，组1重复五个连续的吸附/解吸循环，吸油量仅下降8g/g，表现出较好的可重复使用性。

由以上实验可得，虽然玉米醇溶蛋白纤维表现出较高的吸油量，但其保油率偏低，尤其是强力非常差，影响吸油材料的推广，故通过加固纤维层的设置，使得本实用新型中吸油材料不仅绿色环保，还具有优良的吸油保油率、强力及可重复使用性等性能，能够满足吸油需求，同时吸油材料所使用的原料的价格适宜，可以降低该吸油材料的制作成本，易于吸油材料的推广使用。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种吸油材料，其特征在于，所述吸油材料包括加固纤维层(2)、层叠粘附于加固纤维层(2)一侧的第一吸油纤维层(1)及层叠粘附于加固纤维层(2)另一侧的第二吸油纤维层(3)，所述第一吸油纤维层(1)和第二吸油纤维层(3)均呈由多条玉米醇溶蛋白纤维无规则交叉粘附形成的网络结构，所述加固纤维层(2)呈由多条玉米醇溶蛋白/聚偏氟乙烯纤维无规则交叉粘附形成的网络结构，所述第一吸油纤维层(1)及第二吸油纤维层(3)的任意一条纤维均与加固纤维层(2)的若干条纤维交错附着并形成结点(4)。

2.如权利要求1所述一种吸油材料，其特征在于，所述结点(4)分布密度为21085-22070个/cm²。

3.如权利要求1所述一种吸油材料，其特征在于，所述玉米醇溶蛋白纤维截面呈扁平型，所述玉米醇溶蛋白/聚偏氟乙烯纤维为核壳结构。

4.如权利要求2所述一种吸油材料，其特征在于，所述玉米醇溶蛋白/聚偏氟乙烯纤维包括芯层(21)和包覆于芯层(21)表面的壳层(22)，所述芯层(21)为聚偏氟乙烯纤维，所述壳层(22)为玉米醇溶蛋白纤维。

5.如权利要求4所述一种吸油材料，其特征在于，所述芯层(21)与壳层(22)的质量比为1:2。

6.如权利要求1所述一种吸油材料，其特征在于，所述第一吸油纤维层(1)和第二吸油纤维层(3)的厚度均为1-10mm，玉米醇溶蛋白纤维的平均宽度为0.95μm。

7.如权利要求1所述的一种吸油材料，其特征在于，所述第一吸油纤维层(1)和第二吸油纤维层(3)的重量均为0.66-0.71mg/m²。

8.如权利要求1所述一种吸油材料，其特征在于，所述加固纤维层(2)的厚度为2-5mm，玉米醇溶蛋白/聚偏氟乙烯纤维的平均宽度为1.1μm。

9.如权利要求1所述一种吸油材料，其特征在于，所述加固纤维层(2)重量为0.77-0.8mg/m²。

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