一种耐挤压、防火和超疏水海绵的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种耐挤压、防火和超疏水海绵的制备方法，解决现有新型吸油材料大规模化非常困难，限制了其实际应用的技术问题。该制备方法包括以下步骤：将聚多巴胺包覆在三聚氰胺树脂海绵的表面，再修饰上巯基氟代长链烷烃或者巯基长链烷烃。本发明专利技术是采用简单、绿色的合成方法，制备得到耐挤压、防火和超疏水海绵，所采用的原料价格低廉易得，合成方法简单。所制备的材料具有良好的超疏水性质，良好的防火效果，较好的机械性质及很容易大规模化生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，具体涉及一种以廉价的多孔三聚氰胺树脂海绵作为基质，采用温和的方法合成新型吸油超疏水海绵的方法。
技术介绍
吸油(有机物)材料对于保护环境，维持水质至关重要。尤其是随着现代工业的发展，石油以及各种有机溶剂泄露事故的频发对环境造成灾难性影响。而且，石油和很多有机溶剂是易燃的，带来起火、爆炸等安全隐患，对环境和人类生命财产的安全都造成巨大威胁。传统的吸油材料包括无机材料，天然有机材料,有机合成材料,往往选择性低，吸附效率差。因此近年来开发了大量新型高效的吸油材料，如N掺杂气凝胶，纳米纤维素气凝胶，超轻石墨烯-碳纳米管气凝胶，氮化硼，无机纳米薄膜等。但是由于涉及到价格和工艺原因，导致这些新型吸油材料大规模化非常困难，限制了其实际应用。并且回收这些吸油材料常采用燃烧的方法。考虑到石油 和有机物是重要的可以再次利用的资源，这是一种浪费。而且燃烧会造成二次环境污染。
技术实现思路
本专利技术为解决现有新型吸油材料大规模化非常困难，限制了其实际应用的技术问题，提供了一种成本低廉，合成方法简单，易规模化生产的耐挤压、防火和超疏水海绵的制备方法。为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案具体如下:，包括以下步骤:将聚多巴胺包覆在三聚氰胺树脂海绵的表面，再修饰上巯基氟代长链烷烃或者巯基长链烷烃。在上述技术方案中，所述三聚氰胺树脂海绵，其孔道均为开放性的孔道，空隙率为99.8%-60%。在上述技术方案中，所述聚多巴胺是采用多巴胺盐酸盐在碱性条件下聚合生成的。在上述技术方案中，所述巯基氟代长链烷烃的碳链长度为6-30个碳原子，巯基长链烷烃的碳链长度为6-30个碳原子。在上述技术方案中，所述将聚多巴胺包覆在三聚氰胺树脂海绵的表面，再修饰上巯基氟代长链烷烃或者巯基长链烷烃的具体实验步骤和条件如下:步骤(1)、将三聚氰胺树脂海绵浸泡在碱性缓冲溶液中，加入多巴胺盐酸盐，多巴胺在三聚氰胺树脂海绵的表面进行聚合，反应10-60小时，然后用去离子水洗涤，得到聚多巴胺包覆的三聚氰胺树脂海绵；步骤(2)、取步骤(1)所制备的聚多巴胺包覆的三聚氰胺树脂海绵浸泡在碱性乙醇溶液中，加入巯基氟代长链烷烃或者巯基长链烷烃，反应1-24小时，然后用乙醇洗涤，晾干。在上述技术方案中，步骤(1)中所述的碱性缓冲溶液的pH值为7-14。在上述技术方案中，步骤(2)中所述的碱性乙醇溶液的pH值为7-14。在上述技术方案中，所述多巴胺盐酸盐的浓度为0.06克/升~3.2克/升。本专利技术的有益效果是:(I)本专利技术采用简单、绿色的合成方法，制备得到耐挤压、防火和超疏水海绵，所采用的原料价格低廉易得，合成方法简单。(2)从超疏水性质考虑,本专利技术的方法所制备的材料具有良好的超疏水性质。如图1所示，原始的三聚氰胺树脂海绵是亲水的(图la，图lc)，一旦接触到水，很快将水吸入进海绵内(图1f左)，将其放入水里，很快沉入水中。而相反地，我们所制备材料的水接触角达到了 163.4°，说明其具有很好的超疏水性质(图lb，ld)，水滴不能被吸附到材料内部，在其表面形成近乎球型的液滴(图1f右)，并且能很好地漂浮在水面上(图le)。(3)从防火角度考虑，我们采用商业上经常使用的聚丙烯无纺布作为参照，通过燃烧实验，发现通过本专利技术方法制备的耐挤压、防火和超疏水海绵具有良好的防火效果。通过微波加热的方式(700度)，如图2a所示聚丙烯无纺布剧烈燃烧，并且释放大量的热能(图2d，图2e)，最终完全燃烧(如图2c左)。相反地，通过本专利技术方法制备的耐挤压、防火和超疏水海绵在微波加热的情况下，如图2b所示，3秒内起火，然而在2秒内熄灭，仅仅释放很少的热能(图2d，图2e)，而且 最终依然留下大量的残留物质(如图2c右)。这说明通过本专利技术方法制备的耐挤压、防火和超疏水海绵本身就具有抗燃烧的能力。我们进一步考虑本专利技术方法制备的耐挤压、防火和超疏水海绵在吸附有机溶剂后的阻燃效果，通过吸附十八碳烯(ODE)，来考察其吸附有机溶剂后的阻燃效果。采用聚丙烯无纺布作为参照，如图3a所示，吸附ODE后的聚丙烯无纺布最终完全燃烧，而相对应的本专利技术方法制备的耐挤压、防火和超疏水海绵，虽然能被点燃，然而在21秒后将完全将火苗熄灭(图3b)，从而达到防火的目的。[0021 ] (4)从机械性质考虑，通过本专利技术方法制备的耐挤压、防火和超疏水海绵具有非常好的机械性质，如图4a所示，将这种海绵压缩了 60%的体积，其仍然能有效地恢复到原来的体积，而且通过这种方式压缩1000次后，其体积形貌仍然没有太大的变化(图4b)，以上实验说明通过我们这种温和、绿色的制备方法，能最大限度地保持原有的三聚氰胺树脂海绵的机械性质，从而使得最终的耐挤压、防火和超疏水海绵具有非常好的机械性质。利用这种耐挤压的性质，可以有效地通过简单地挤压方法回收所吸附的有机溶剂。(5)从实际应用角度考虑，通过本专利技术方法制备的耐挤压、防火和超疏水海绵能有效地吸附原油，能通过挤压的方式进行回收(图5a)，而且可以很容易大规模化生产(图5b)。【附图说明】图1中a为三聚氰胺树脂海绵的扫描电镜图；b为实施例1所得到的耐挤压、防火和超疏水海绵的扫描电镜图；c为三聚氰胺树脂海绵的水接触角的图片；d)实施例1所得到的耐挤压、防火和超疏水海绵的水接触角的图片；e)三聚氰胺树脂海绵沉入水下，而实施例I所得到的耐挤压、防火和超疏水海绵漂浮于水面上的图片；f)含有蓝色染料的水滴在三聚氰胺树脂海绵和实施例1所得到耐挤压、防火和超疏水海绵的表面分布图，左为三聚氰胺树脂海绵，右为实施例1所得到耐挤压、防火和超疏水海绵。图2中a为聚丙烯无纺布的燃烧实验过程的图片；b为实施例1所得到的耐挤压、防火和超疏水海绵的燃烧实验过程的图片；c为聚丙烯无纺布与实施例1所得到的耐挤压、防火和超疏水海绵燃烧后的图片；d为聚丙烯无纺布与实施例1所得到的耐挤压、防火和超疏水海绵燃烧实验的放热速率图；e)聚丙烯无纺布与实施例1所得到的耐挤压、防火和超疏水海绵燃烧实验的总放热量图。图3中a为聚丙烯无纺布吸附ODE后的燃烧实验的图片；b为实施例1所得到的耐挤压、防火和超疏水海绵吸附ODE后的燃烧实验的图片。图4中a为实施例1所得到的耐挤压、防火和超疏水海绵被压缩60%体积的图片；b为压缩1000次后的机械性能曲线。图5中a为实施例1所得到的耐挤压、防火和超疏水海绵吸附原油和通过挤压的方式回收原油实验的图片山为大规模制备大块的耐挤压、防火和超疏水海绵的图片。【具体实施方式】本专利技术的专利技术思想为:本专利技术为解决现有新型吸油材料大规模化非常困难，限制了其实际应用的技术问题，以商业化廉价的多孔三聚氰胺树脂海绵作为基质，采用一种温和的方法合成一种新型吸油超疏水海绵来克服现有技术中存在的缺点，得到一种具有很好的稳定性、卓越的吸附性能、防火性能、良好的弹性以及可以大规模化的吸油材料。三聚氰胺树脂海绵是一种亲水材料 ，因此需要对表面进行疏水修饰。但是传统的表面修饰方法CVD, dip-coating,有机分子聚合，静电吸附等方法，往往过程复杂，或者涉及大型贵重的仪器。而且有时候还需要用到刻蚀溶液，这往往会破坏基底的结构稳定性。我们利用多巴胺在任意基底上自聚合的能力以及聚多巴胺可以进行多功能修饰的能力，将一层疏水分子牢固本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种耐挤压、防火和超疏水海绵的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将聚多巴胺包覆在三聚氰胺树脂海绵的表面，再修饰上巯基氟代长链烷烃或者巯基长链烷烃。

【技术特征摘要】
1.一种耐挤压、防火和超疏水海绵的制备方法，其特征在于，包括以下步骤:将聚多巴胺包覆在三聚氰胺树脂海绵的表面，再修饰上巯基氟代长链烷烃或者巯基长链烷烃。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述三聚氰胺树脂海绵，其孔道均为开放性的孔道，空隙率为99.8%-60%。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述聚多巴胺是采用多巴胺盐酸盐在碱性条件下聚合生成的。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述巯基氟代长链烷烃的碳链长度为6-30个碳原子，巯基长链烷烃的碳链长度为6-30个碳原子。5.根据权利要求1-4任意一项所述的制备方法，其特征在于，所述将聚多巴胺包覆在三聚氰胺树脂海绵的表面，再修饰上巯基氟代长链烷烃或者巯基长链烷烃的具体实验...

【专利技术属性】
技术研发人员：艾可龙，阮长平，逯乐慧，
申请(专利权)人：中国科学院长春应用化学研究所，
类型：发明
国别省市：吉林;22