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一种超疏水聚氨酯海绵的制备方法技术

技术编号:13386534 阅读:121 留言:0更新日期:2016-07-22 01:50
本发明专利技术涉及一种超疏水聚氨酯海绵的制备方法;采用界面聚合和单分子层吸附的方法来改性聚氨酯海绵以制得超疏水海绵,即在两种互不相溶,分别溶解有两种单体的溶液的界面上或界面有机相一侧进行的缩聚反应形成一层聚合膜以固定微纳米颗粒来创造粗糙表面,接着在聚合膜上通过共价键嫁接上单分子层的低表面能物质,从而制备出超疏水聚氨酯海绵。本发明专利技术制备工艺简单,条件温和室温即可操作,不需要特殊仪器设备。所用改性原料廉价易得,材料制备成本低。所制备的材料具有高选择性,高吸油能力,且能多次重复利用,耐用性强。材料机械性能好,弹性高,被压缩至80%后仍能迅速恢复原样,用于吸收浮油时能够压缩回收油品。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种超疏水聚氨酯海绵的制备方法。具体涉及一种以廉价易得的聚氨酯海绵,通过简单的方法改性得到高吸油率的超疏水海绵的方法。
技术介绍
随着石油需求量的增加和工业化程度的升高,各种油类污染现象愈加严重,不论是海上石油泄漏还是工业含油污水排放引起的水体污染都对生态环境造成了巨大的破坏。开发研究新型的吸油材料引起了科研人员的注意。具有超疏水性和超亲油性的固体弹性多孔材料是拥有巨大应用潜力的新型材料。目前制备超疏水海绵的方法包括多巴胺聚合包裹,聚硅氧烷表面吸附,纳米银颗粒修饰等,均取得了不错的效果,所制得的材料与水的接触角均达到了150°以上,但同时这些制备方法存在制备工艺复杂,原料昂贵,耐用性差等问题。因此,采用更简单温和的制备工艺和廉价的原料来制备高吸油率,高耐用的超疏水聚氨酯海绵十分必要。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对目前超疏水吸油材料的制备缺陷,提供一种工艺简单,廉价易得且适用于工业化生产的超疏水超亲油聚氨酯海绵的制备方法。本专利技术的目的是通过如下措施来达到:一种超疏水聚氨酯海绵的制备方法;其步骤如下:1)先将商品聚氨酯海绵用水或乙醇分别超声清洗,以除去海绵内部的污染物,干燥;2)将干燥后的海绵在室温下浸泡入溶解分散有水相单体和微纳米颗粒的水相溶液反应;取出置于空气中晾放;3)将步骤2)晾放后的海绵再放入溶解有油相单体的油相溶液中反应;取出置于空气中晾放;4)将步骤3)晾放后的海绵再次放入步骤2)的水相溶液反应,取出真空干燥;5)将步骤4)干燥后的海绵浸泡于长碳链的疏水物溶液中,用相应疏水物溶液的溶剂洗净后烘干,制得超疏水超亲油海绵。或调整一下聚氨酯海绵浸泡溶液的顺序,采用步骤如下:1)将商品聚氨酯海绵用水或乙醇分别超声清洗,以除去海绵内部的污染物,干燥;2)将干燥后的海绵在室温下浸泡入溶解有油相单体和微纳米颗粒的油相溶液反应,取出置于空气中晾放;3)将步骤2)晾放后的海绵再放入溶解有水相单体的水相溶液反应,取出后用去离子水清洗去除物理吸附的物质后再真空干燥;4)将步骤3)干燥后的海绵浸泡于长碳链的疏水物溶液中,用疏水物溶液的溶剂洗净烘干,制得超疏水超亲油海绵。采用界面聚合和单分子层吸附的方法来改性聚氨酯海绵以制得超疏水海绵,即在两种互不相溶,分别溶解有两种单体的溶液的界面上或界面有机相一侧进行的缩聚反应形成一层聚合膜以固定微纳米颗粒来创造粗糙表面,接着在聚合膜上通过共价键嫁接上单分子层的低表面能物质,从而制备出超疏水聚氨酯海绵。本专利技术所改性制备的海绵骨架由原来的光滑表面变为粗糙带颗粒的表面,颗粒粒径在0.2-5um,界面聚合层厚度在0.5-2um,海绵孔道直径由300~500微米缩小到298~498um。未改性的海绵微观结构和与水的接触角值如图1所示,改性后的海绵微观结构和与水的接触角值如图2所示。所述的商品聚氨酯海绵,孔径为300~500微米。所述水相单体是指浓度为0.5~3wt%的聚乙烯亚胺、哌嗪、间苯二胺、三乙胺、二乙烯三胺或四甲基二氨基甲烷的水溶液。所述微纳米颗粒是指浓度为0.4~2wt%的粒径在5~200nm的TiO2,AlO3或SiO2颗粒。所述油相单体是指浓度为0.5~2wt%均苯三甲酰氯或对苯二甲酰氯溶液;溶剂为正己烷、环己烷、正庚烷、正辛烷、苯或二甲苯。所述长碳链疏水物是指碳链长度为12~18个碳原子,活性基团为羧基、氨基、环氧基或酰氯基。所述清洗、晾放时间优选0.5~1小时。浸泡入水相单体和微纳米颗粒的水相溶液、油相单体的油相溶液、油相单体和微纳米颗粒的油相溶液或水相单体的水相溶液反应时间优选为0.5~3小时。优选浸泡于长碳链的疏水物溶液中12~24小时。所述超疏水超亲油聚氨酯海绵具有三维多孔结构和高选择吸收性,可应用于原油泄漏和含油污水处理,材料具有弹性,可反复压缩回收油品后重复利用。本专利技术与现有技术相比,具有如下优点:(1)制备工艺简单,条件温和室温即可操作,不需要特殊仪器设备。(2)所用改性原料廉价易得,材料制备成本低。(3)所制备的材料具有高选择性,高吸油能力,且能多次重复利用,耐用性强。(4)材料机械性能好,弹性高,被压缩至80%后仍能迅速恢复原样,用于吸收浮油时能够压缩回收油品。附图说明图1:原始海绵放大倍数为100倍的扫描电镜图,右上角是与水的接触角值,为114°。图2:所制备的超疏水聚氨酯海绵放大倍数为120倍的扫描电镜图,右上角是与水的接触角值,为160°。图3:本专利技术制备的流程简图。具体实施方式本专利技术为解决现有的超疏吸油材料制备工艺复杂,条件苛刻,成本高昂的问题,我们首次采用界面聚合和单分子层吸附的方法来改性商品用聚氨酯海绵以制得超疏水海绵,界面聚合具有反应迅速,条件温和,与海绵骨架结合牢固的优点。方法一:先将商品聚氨酯海绵用水和乙醇分别超声清洗0.5~1小时,以除去海绵内部的污染物,干燥后利用界面聚合的原理先将海绵在室温下浸泡入溶解分散有水相单体和微纳米颗粒的水相溶液0.5~3小时,取出置于空气中晾放0.5~1小时后再放入溶解有油相单体的油相溶液中反应0.5~3小时,取出置于空气中晾放0.5~1小时后再次放入水相溶液反应0.5~3小时,取出真空干燥,最后浸泡于长碳链的疏水物溶液中12~24小时,用相应溶剂洗净烘干,制得超疏水超亲油海绵。方法二:将商品聚氨酯海绵用水和乙醇分别超声清洗0.5~1小时,以除去海绵内部的污染物,干燥后同样利用界面聚合的原理将海绵在室温下浸泡入溶解有油相单体和微纳米颗粒的油相溶液中0.5~3小时,取出置于空气中晾放0.5~1小时后再放入溶解有水相单体的水相溶液反应0.5~3小时,取出后用去离子水彻底清洗去除物理吸附的物质后再真空干燥,最后浸泡于长碳链的疏水物溶液中12~24小时,用相应溶剂洗净烘干,制得超疏水超亲油海绵。在上述技术方案中,所述的商品聚氨酯海绵,其孔径为300~500微米。在上述技术方案中,所述水相单体是指浓度为0.5~3wt%的聚乙烯亚胺、哌嗪、间苯二胺、三乙胺、二乙烯三胺或四甲基二氨基甲烷的水溶液。在上述技术方案中,所述微纳米颗粒是指浓度为0.4~2wt%的粒径在5~200nm的TiO2,AlO3,SiO2颗粒.在上述技术方案中,所述油相单体是指浓度为0.5~2wt%均苯三甲酰氯,对苯二甲酰氯溶液,溶剂为正己烷,环己烷,二氯甲烷,正庚烷,正辛烷,苯,二甲苯。在上述技本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超疏水聚氨酯海绵的制备方法;其特征是步骤如下:1)先将商品聚氨酯海绵用水或乙醇分别超声清洗,以除去海绵内部的污染物,干燥;2)将干燥后的海绵在室温下浸泡入溶解分散有水相单体和微纳米颗粒的水相溶液反应;取出置于空气中晾放;3)将步骤2)晾放后的海绵再放入溶解有油相单体的油相溶液中反应;取出置于空气中晾放;4)将步骤3)晾放后的海绵再次放入步骤2)水相溶液反应,取出真空干燥;5)将步骤4)干燥后的海绵浸泡于长碳链的疏水物溶液中,用疏水物溶液的溶剂洗净烘干,制得超疏水超亲油海绵。

【技术特征摘要】
1.一种超疏水聚氨酯海绵的制备方法;其特征是步骤如下:
1)先将商品聚氨酯海绵用水或乙醇分别超声清洗,以除去海绵内部的污染物,干燥;
2)将干燥后的海绵在室温下浸泡入溶解分散有水相单体和微纳米颗粒的水相溶液反应;取出
置于空气中晾放;
3)将步骤2)晾放后的海绵再放入溶解有油相单体的油相溶液中反应;取出置于空气中晾放;
4)将步骤3)晾放后的海绵再次放入步骤2)水相溶液反应,取出真空干燥;
5)将步骤4)干燥后的海绵浸泡于长碳链的疏水物溶液中,用疏水物溶液的溶剂洗净烘干,
制得超疏水超亲油海绵。
2.如权利要求1所述的方法;其特征是调整聚氨酯海绵浸泡溶液的顺序,步骤如下:
1)将商品聚氨酯海绵用水或乙醇分别超声清洗,以除去海绵内部的污染物,干燥;
2)将干燥后的海绵在室温下浸泡入溶解有油相单体和微纳米颗粒的油相溶液反应,取出置于
空气中晾放;
3)将步骤2)晾放后的海绵再放入溶解有水相单体的水相溶液反应,取出后用去离子水清洗
去除物理吸附的物质后再真空干燥;
4)将步骤3)干燥后的海绵浸泡于长碳链的疏水物溶液中,用疏水物溶液的溶剂洗净烘干,
制得超疏水超亲油海绵。...

【专利技术属性】
技术研发人员:杨娜孙永利张吕鸿徐立东
申请(专利权)人:天津大学
类型:发明
国别省市:天津;12

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