一种煤基改性高分子发泡材料的制备方法及其应用技术

本发明专利技术属于高分子材料改性合成领域，涉及煤基改性高分子的制备，特别涉及煤基改性高分子发泡材料的制备方法及其应用。一种煤基改性高分子发泡材料的制备方法，先将煤进行预处理，然后将煤、聚醚多元醇NJ-330、发泡剂、泡沫稳定剂和催化剂室温下混合搅拌，加入异佛尔酮二异氰酸酯后利用一步发泡法制得。本发明专利技术所制得的煤基改性高分子发泡材料，具有较好的稳定性，而且易于分离、绿色环保、节能。以煤基改性高分子发泡材料为吸附剂，灿烂绿溶液为吸附对象，具有较好的吸附和去除效果。将该发泡材料应用于处理污水中的染料，具有操作简单、吸附率高的特点，有一定的实用价值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于高分子材料改性合成领域，涉及煤基改性高分子的制备，特别涉及一种煤基改性高分子发泡材料的制备方法及其应用。
技术介绍
中国每年大约有1.6亿立方米染料废水排放到水体中，这些废水被排放到自然水体中，具有溶解度高、色度高、难降解和高毒性等特点。染料和印染行业的废水是重要的水体污染源之一，被染料污染的水体不仅影响水生植物的生理过程,还威胁人类的健康，因此，染料废水处理现已成为一个世界性的难题。这些染料的分子结构十分稳定,抗光解、抗氧化和抗微生物分解,使污水处理十分困难，故当今国内外对寻找稳定、高效的新型吸附剂十分重视。聚氨酯具有优异的物理机械性能，耐水耐酸碱腐蚀、强度高等特点的高分子材料。聚氨酯海绵状泡沫是孔孔相连的多孔材料，其体积密度小、比表面积大、吸附效率高，其广泛应用于催化剂载体、油水分离、污水净化、血浆的过滤等方面。我国煤炭虽储量丰富，但其为不可再生能源，加强煤的有效转化和高附加值利用是煤炭综合利用的新方向。煤是具有大分子网状结构的材料，比表面积高，同时具有多孔性，煤制聚合物复合材料是直接将煤作为分散相，通过对煤进行超细粉碎、表面改性及与高分子材料共混处理，制备的具有较高强度、韧性的复合材料。将其作为填料与PU多孔材料复合有望将二者的优点集于一体，不仅能够赋予复合材料优异的力学性能，而且还因煤具有高比表面积和多孔性而增加多孔材料的比表面积提高吸附能力。在水处理中，为染料的污染处理和煤的高附加值利用提供新思路。该法在染料废水处理方面应用还较少，但其具有普遍性、高效性、节能性、环保性等诸多优点，是一种有着广泛应用前景的污染物去除方法。目前研究的主要成果为：（1）环境科学与技术，2009，32（2）：125-129，报道了超细粉煤灰对水中偶氮染料甲基橙的吸附性能和机理，探索粉煤灰资源化利用的新途径。结果表明：粉煤灰超细后吸附性能更加优越，最佳吸附条件：反应时间为120min，吸附剂用量为0.7g，吸附pH为2，超细粉煤灰具有较好的吸附效果，吸附性能明显优于原粉煤灰，但是该物质在吸附后不易分离。（2）化工进展，2015,34（8）：3173-3178，报道了三种超微煤粉对水溶液中Ni2+和Cr6+的吸附动力学与热力学以及投加量与pH值对吸附效果的影响，结果表明：三种煤粉对Ni2+、Cr6+的吸附量均随时间的增加而增加，并且Ni2+的处理效果明显好于Cr6+。三种煤粉对两种重金属离子的吸附均符合二级吸附动力学Freundlich等温式，随着投加量与pH值的增加，去除效果增加，在相同条件下，褐煤的吸附效果优于烟煤与无烟煤，但是吸附能力不是特别理想。（3）新疆大学，2013年硕士学位论文，研究了利用新疆沙尔湖煤及其他地区煤种为原料，通过干燥和低温热处理等方法制备煤基吸附剂，并将其用于模拟有机废水的处理，探究去除效果。沙尔湖不粘煤395、褐煤400在不同粒径下不经处理对甲基橙的吸附去除效果良好。褐煤400的最佳干燥处理条件为：粒径200目，干燥温度105℃，干燥时间45min，对甲基橙的去除率达到98.21%。最佳低温热处理条件为：粒径90目，热处理温度200℃，热处理时间1.5h，此条件下制备的煤基吸附剂，投加量为7g/100ml甲基橙模拟废水，对甲基橙的吸附去除率达到97.77%，对苯酚去除率为76.30%。该种材料对染料有较高的吸附率，但是在进行吸附实验后不易分离。
技术实现思路
针对煤粉在水处理方面的高效、节能、环境友好的特点，本专利技术公开了一步发泡法煤基改性高分子发泡材料的制备方法，并将所制备的煤基改性高分子发泡材料，应用于染料的吸附。一种煤基改性高分子发泡材料的制备方法，先将煤进行预处理，然后将煤、聚醚多元醇NJ-330、发泡剂、泡沫稳定剂和催化剂室温下混合搅拌，加入异佛尔酮二异氰酸酯后利用一步发泡法制得。本专利技术所述的煤的预处理，其步骤包括：将煤块用粉碎机粉碎，过筛得到小于100目的煤粉将煤粉；按照固液比为1g:20mL的比例将煤粉置于浓度为0.02mol/L的乙二胺四乙酸二钠（EDTA）溶液中，洗涤煤粉数次，再用去离子水充分洗涤至中性，移至110℃恒温干燥箱中干燥，研磨得到纯净的煤粉。本专利技术所述的一步发泡法制备步骤包括：A、将经预处理后的煤粉、聚醚多元醇NJ-330、发泡剂、泡沫稳定剂有机硅油和催化剂二丁基二月桂酸锡（T-12）加入容器内，室温下搅拌、混合均匀；B、向上述体系迅速加入异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI），均匀搅拌10s～7min，优选15s，当混合物中有气泡出现，发白时停止搅拌，自由发泡；C、待发泡结束，将其置于90～120℃烘箱中熟化2～4h，优选100℃熟化3h，取出冷却，即可制得煤基改性高分子发泡材料。本专利技术所述发泡反应中各反应物的配比为：预处理后煤粉的用量为聚醚多元醇NJ-330质量的1.2～12.7%，优选5.1%；异佛尔酮二异氰酸酯的用量为煤粉和聚醚多元醇NJ-330总质量的13.3～34.3%，优选26.45%；所选用的发泡剂可以是碳酸氢钠或正己烷，优选碳酸氢钠，其用量为煤粉和聚醚多元醇NJ-330总质量的7.22～24.67%，优选9.51%；泡沫稳定剂有机硅油的用量为煤粉和聚醚多元醇NJ-330总质量的4.81～9.98%，优选6.18%；催化剂二丁基二月桂酸锡（T-12）的用量为煤粉和聚醚多元醇NJ-330总质量的0.67～1.01%，优选0.85%。根据本专利技术所述方法制备得到的煤基改性高分子发泡材料，可将其应用于废水中染料的吸附。本专利技术以灿烂绿模拟废水中染料进行吸附试验。染料的吸附实验灿烂绿染料的吸附实验和吸附率计算：在25mL比色管中，加入含灿烂绿染料水溶液，再加入一定量的煤基改性高分子发泡材料作为吸附剂，振荡，于室温下静态吸附，直至吸附平衡，将吸附后的溶液离心分离，取上清液，在灿烂绿的最大吸收波长(623nm)处，测定吸光度，并依照公式（1）计算吸附率（D）。D(%)=(A0-At)/A0×100%（1）式中：A0为无吸附剂的灿烂绿溶液的吸光度；At为放置吸附剂后灿烂绿的吸光度。本专利技术所用的煤，采自北京房山煤矿；乙二胺四乙酸二钠、碳酸氢钠、正己烷、二丁基二月桂酸锡（T-12），国药集团化学试剂有限公司；聚醚多元醇NJ-330，句容市宁武化工有限公司；灿烂绿，上海溶溶化工有限公司；异佛二酮二异氰酸酯（IPDI），瑞士PERSTOP公司。有益效果本专利技术将煤进行预处理，然后将煤粉、聚醚多元醇NJ-本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种煤基改性高分子发泡材料的制备方法，先将煤进行预处理，然后将煤、聚醚多元醇NJ‑330、发泡剂、泡沫稳定剂和催化剂室温下混合搅拌，加入异佛尔酮二异氰酸酯后利用一步发泡法制得，其特征在于，制备步骤包括：A、将经预处理后的煤粉、聚醚多元醇NJ‑330、发泡剂、泡沫稳定剂有机硅油和催化剂二丁基二月桂酸锡加入容器内，室温下搅拌、混合均匀；B、向上述体系迅速加入异佛尔酮二异氰酸酯，均匀搅拌10s～7min，当混合物中有气泡出现，发白时停止搅拌，自由发泡；C、待发泡结束，将其置于90～120℃烘箱中熟化2～4h，取出冷却，即可制得。

【技术特征摘要】
1.一种煤基改性高分子发泡材料的制备方法，先将煤进行预处理，然后将煤、聚醚多元
醇NJ-330、发泡剂、泡沫稳定剂和催化剂室温下混合搅拌，加入异佛尔酮二异氰酸酯后利用
一步发泡法制得，其特征在于，制备步骤包括：
A、将经预处理后的煤粉、聚醚多元醇NJ-330、发泡剂、泡沫稳定剂有机硅油和催化剂二
丁基二月桂酸锡加入容器内，室温下搅拌、混合均匀；
B、向上述体系迅速加入异佛尔酮二异氰酸酯，均匀搅拌10s～7min，当混合物中有气泡
出现，发白时停止搅拌，自由发泡；
C、待发泡结束，将其置于90～120℃烘箱中熟化2～4h，取出冷却，即可制得。
2.根据权利要求１所述的煤基改性高分子发泡材料的制备方法，其特征在于，各反应物
的配比为：
预处理后煤粉的用量为聚醚多元醇NJ-330质量的1.2～12.7%；
异佛尔酮二异氰酸酯的用量为煤粉和聚醚多元醇NJ-330总质量的13.3～34.3%；
所选用的发泡剂是碳酸氢钠或正己烷，其用量为煤粉和聚醚多元醇NJ-330总质量的
7.22～24.67%；
泡沫稳定剂有机硅油的用量为煤粉和聚醚多元醇NJ-330总质量的4.81～...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱凤仙，孔丽颖，戴玉婷，张涛，潘建明，杨冬亚，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32