本發(fā)明涉及溢油吸附功能材料，尤其涉及一種超疏水高效溢油吸附自加熱苧麻氈的制備方法。
背景技術(shù)：
1、隨著北極冰蓋加速消融及航道資源開發(fā)活動的激增，極地溢油風險顯著上升。傳統(tǒng)溢油吸附材料在極端低溫、冰水交混及高動態(tài)海況下暴露出吸附效率低、油水選擇性差、機械穩(wěn)定性不足等缺陷。物理吸附法雖環(huán)境友好，但常規(guī)吸油氈(如聚丙烯纖維基)因疏水性不足、低溫適應性差及不可重復利用等問題，難以滿足極地溢油處理需求。尤其當溢油在低溫下呈現(xiàn)高粘度、低流動性時，現(xiàn)有材料難以高效吸附并分離油相，且易受浮冰剪切作用發(fā)生結(jié)構(gòu)破損。
2、天然苧麻纖維雖具備高韌性、可降解性及低成本優(yōu)勢，但其表面富含羥基等親水基團，導致固有接觸角不足90°，在復雜水環(huán)境中易優(yōu)先吸附水分，嚴重削弱油相吸附容量。現(xiàn)有改性手段(如硅烷偶聯(lián)劑處理)雖可提升疏水性，但難以同步賦予材料低溫自激活功能以應對高粘度溢油。此外，極地光照條件波動及供電限制使得單一光熱或焦耳加熱材料難以實現(xiàn)全天候穩(wěn)定控溫，制約吸附動力學性能。
3、近年來，復合型自加熱吸油材料通過光熱-電熱協(xié)同效應展現(xiàn)出低溫適應性，但其制備工藝復雜、成本高昂且機械柔韌性不足，無法耐受冰區(qū)機械沖擊。因此，亟需開發(fā)一種兼具超疏水界面、高光熱轉(zhuǎn)換效率、穩(wěn)定焦耳加熱特性及優(yōu)異機械耐受性的天然纖維基吸附材料，以適配極地極端環(huán)境下的高效溢油治理需求。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、針對現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明旨在提供一種超疏水高效溢油吸附自加熱苧麻氈的制備方法，對苧麻天然纖維進行編織和改性，形成一種抗撕裂性能強，具備自加熱特性的溢油吸附材料，實現(xiàn)在低溫、寒冷的海洋環(huán)境中高粘度、低流動性和高附著力溢油的有效吸附。
2、一種超疏水高效溢油吸附自加熱苧麻氈的制備方法，包含以下步驟：
3、s1：苧麻氈編織，將苧麻纖維編織成苧麻氈；
4、s2：氧化石墨烯負載，將所述苧麻氈置于氧化石墨烯懸浮液中浸漬并干燥后，在抗壞血酸溶液中進行水熱還原處理，得自加熱苧麻氈；
5、s3：二氧化硅負載，在所述自加熱苧麻氈上負載二氧化硅得超疏水自加熱苧麻氈。
6、進一步地，步驟s1中所述的苧麻纖維為由生苧麻經(jīng)脫膠和經(jīng)活化處理后制成。
7、進一步地，所述脫膠方法為將生苧麻置于氯化膽堿-尿素深層共晶溶劑中，90～150℃進行水熱反應2～4h，固液分離得到脫膠苧麻。
8、進一步地，所述生苧麻與所述氯化膽堿-尿素深層共晶溶劑中的質(zhì)量比為1:10～30，所述氯化膽堿-尿素深層共晶溶劑中所述氯化膽堿和所述尿素的摩爾比為1:2～4。
9、進一步地，所述活化條件為將所述脫膠苧麻置于質(zhì)量濃度為0.5～5％的氫氧化鈉溶液中在50～80℃條件下加熱5～10h，所述脫膠苧麻在所述堿液的質(zhì)量比為1～15:100。
10、進一步地，步驟s1中所述苧麻纖維的直徑為0.5～2mm。
11、進一步地，步驟s2中所述氧化石墨烯懸浮液的制備方法：將氧化石墨烯干燥獲得氧化石墨烯干粉，所述干燥溫度為60～80℃，干燥時間為4～8h；將所述氧化石墨烯干粉與去離子水混合并超聲處理1～5h得到均勻的分散體，即為氧化石墨烯懸浮液，所述氧化石墨烯懸浮液的濃度為1～8mg/ml。
12、進一步地，步驟s2中所述氧化石墨烯負載方法的反應條件如下：所述苧麻氈在所述氧化石墨烯懸浮液中浸漬時間為1～4h。
13、進一步地，步驟s2中所述抗壞血酸與所述氧化石墨烯的質(zhì)量比為3～5:1，所述水熱還原處理方法為在90～120℃處理4～8h。
14、進一步地，步驟s3中所述負載二氧化硅的方式為均勻涂灑二氧化硅的無水乙醇混懸液后進行干燥處理，所述二氧化硅在所述無水乙醇中的質(zhì)量濃度為5～20％。
15、本發(fā)明具有以下有益效果：
16、一、本發(fā)明選用苧麻作為溢油吸附材料，苧麻因其天然纖維具有卓越的韌性，在經(jīng)過編織后進一步增強了其抗撕裂性能，在高海況條件下能夠抵御外力而不易斷裂，在惡劣海洋環(huán)境中能夠保持結(jié)構(gòu)完整性，確保長時間、高效的溢油吸附操作。
17、二、本發(fā)明將氧化石墨烯和二氧化硅負載于苧麻氈上，提升了其疏水性能，苧麻氈會主動趨向水面上的油，并在較短時間內(nèi)將油吸附到內(nèi)部，實現(xiàn)高效吸附。同時，由于其優(yōu)異的疏水性能，能夠?qū)τ诒砻娴奈酃笇崿F(xiàn)自清潔，減少維護成本并延長材料的使用壽命。
18、三、本發(fā)明制備的苧麻氈具有優(yōu)異的光熱轉(zhuǎn)換性能，隨著光強的增加，表面溫度快速提升，同時在低溫情況下有光照條件的吸油效率較無光照時提高了近80％。這一特性能有效滿足低溫溢油的吸附要求，顯著提升了在寒冷環(huán)境或低溫海域中的溢油處理效率。
19、四、本發(fā)明制備的苧麻氈具有優(yōu)異的焦耳加熱性能，顯著提升了材料的吸油效率和飽和吸油量。當電流通過苧麻氈時，焦耳熱效應使其迅速升溫至170℃以上，促使吸附的油類物質(zhì)快速吸附，在低溫情況下有附加20v電壓較無附加電壓的吸油效率提高了66.52％。這一特性有效滿足低溫溢油的吸附要求，彌補了在光照條件自加熱性能差的不足，提升了惡劣溢油條件下的溢油吸附效率和環(huán)境適應性。
20、五、本發(fā)明制備的苧麻氈具有疏水性能和光熱性能，顯著提升了其在低溫環(huán)境下的抗冰效果與吸油效率。疏水表面(接觸角>150°)有效防止水分子浸潤，避免冰層在材料表面形成，確保吸油氈在冰區(qū)環(huán)境中的柔韌性與可操作性。同時，光熱性能進一步抑制冰晶生成并加速吸附油類的流動性，提升吸油速率與飽和吸附容量。該設計解決了傳統(tǒng)吸油材料在冰區(qū)易結(jié)冰、性能下降的問題，顯著延長了使用壽命，為極地或寒冷海域的油污治理提供了高效、可靠的解決方案。
1.一種超疏水高效溢油吸附自加熱苧麻氈的制備方法，其特征在于，包含以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超疏水高效溢油吸附自加熱苧麻氈的制備方法，其特征在于，步驟s1中所述的苧麻纖維為由生苧麻經(jīng)脫膠和經(jīng)活化處理后制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超疏水高效溢油吸附自加熱苧麻氈的制備方法，其特征在于，所述脫膠方法為將生苧麻置于氯化膽堿-尿素深層共晶溶劑中，90～150℃進行水熱反應2～4h，固液分離得到脫膠苧麻。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的超疏水高效溢油吸附自加熱苧麻氈的制備方法，其特征在于，所述生苧麻與所述氯化膽堿-尿素深層共晶溶劑中的質(zhì)量比為1:10～30，所述氯化膽堿-尿素深層共晶溶劑中所述氯化膽堿和所述尿素的摩爾比為1:2～4。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超疏水高效溢油吸附自加熱苧麻氈的制備方法，其特征在于，所述活化條件為將所述脫膠苧麻置于質(zhì)量濃度為0.5～5％的氫氧化鈉溶液中在50～80℃條件下加熱5～10h，所述脫膠苧麻在所述堿液的質(zhì)量比為1～15:100。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超疏水高效溢油吸附自加熱苧麻氈的制備方法，其特征在于，步驟s1中所述苧麻纖維的直徑為0.5～2mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超疏水高效溢油吸附自加熱苧麻氈的制備方法，其特征在于，步驟s2中所述氧化石墨烯懸浮液的制備方法：將氧化石墨烯干燥獲得氧化石墨烯干粉，所述干燥溫度為60～80℃，干燥時間為4～8h；將所述氧化石墨烯干粉與去離子水混合并超聲處理1～5h得到均勻的分散體，即為氧化石墨烯懸浮液，所述氧化石墨烯懸浮液的濃度為1～8mg/ml。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超疏水高效溢油吸附自加熱苧麻氈的制備方法，其特征在于，步驟s2中所述氧化石墨烯負載方法的反應條件如下：所述苧麻氈在所述氧化石墨烯懸浮液中浸漬時間為1～4h。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超疏水高效溢油吸附自加熱苧麻氈的制備方法，其特征在于，步驟s2中所述抗壞血酸與所述氧化石墨烯的質(zhì)量比為3～5:1，所述水熱還原處理方法為在90～120℃處理4～8h。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超疏水高效溢油吸附自加熱苧麻氈的制備方法，其特征在于，步驟s3中所述負載二氧化硅的方式為均勻涂灑二氧化硅的無水乙醇混懸液后進行干燥處理，所述二氧化硅在所述無水乙醇中的質(zhì)量濃度為5～20％。