一种可重复使用吸油海绵的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种可重复使用吸油海绵的制备方法，通过材料改性提升海绵的亲油疏水性能，属于选择性吸附材料及环境保护技术领域。该方法的实施步骤为：在含有SiO2纳米颗粒的乙醇溶液中浸入三聚氰胺海绵，处理一段时间后，选择合适的硅烷偶联剂对海绵进行改性。干燥海绵直至恒重，即得到可重复使用的疏水亲油型三聚氰胺海绵。通过该方法制得的改性海绵材料，具有明显的疏水亲油性，其油水选择性得到显著提升。该材料能浮在水面上，并可重复循环使用。海绵置于油水界面能只吸油不吸水，在连接真空装置后能实现持续吸油。本发明专利技术原料易得，操作简单，反应条件温和。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于吸油材料和环境保护
，涉及一种可以重复使用的疏水亲油型三聚氰胺海绵的制备方法。
技术介绍
近年来，国内外频繁出现的原油、有机化学品泄露，给环境和生态系统带来了严重危害，快速消除及回收泄露于环境中的有机化学物质，避免更大规模的污染是一个亟待解决的问题。目前各种各样的措施已经被用于溢油处理中，主要有以下几种方法:(1)通过石油烃类降解菌对海洋溢油和油渍进行降解；(2)原位燃烧；(3)投加化学处理剂，如分散剂、集油剂、凝油剂等；(4)物理方法，使用围油栏把海洋表面的油污围起来，然后再通过吸油材料将溢油收集起来。在这些现有技术中，使用吸油材料从水中去除油类物质被认为是在油污处理中最有效的对策，它具有高效、经济、油品易回收等特点。如今广泛使用的吸油材料包括沸石、活性炭、有机黏土、稻草、羊毛、海绵和纤维。海绵具有丰富的三维孔隙，能够储存大量的油，但海绵一般没有油水选择性，因此不能直接使用。通过一定的材料改性，可以让海绵在保持较高吸油倍率的同时，具有油水选择性，即只吸油不吸水。在已知文献中，Choi等制备出了基于糖模板的聚二甲基硅氧烷修饰海绵，对水中的油具有很好的选择性(A Polydimethyl si loxane Sponge for the SelectiveAbsorpt1n of Oil from Water.Appl Mater Interfaces,2011，3(12):4552-4556)。Hu等以聚多巴胺为基底制备了具有光反应性能的疏水材料表面(PhotoresponsiveSuperhydrophobic Surfaces from One—Pot Solut1n Spin Coating Mediated byPolydopamine.RSC Adv，2014，4(48):24973-24977) 0 Liu 等人用十二燒二胺与氧化石墨烯反应，再将十二烷二胺改性后的氧化石墨烯附着在聚氨酯海绵上，得到的疏水海绵水接角虫角高达 159° (Superhydrophobic polyurethane foam modified by graphene oxide.Wiley Per1dicals, Inc.J.Appl.polym.SC1.130:3530-3536，2013)。总体来看，已报道的吸油材料制备方法一般操作比较复杂，成本较高。目前对吸油海绵或吸油泡沫的研究主要集中于聚氨酯材料，而用三聚氰胺海绵作为基体制备吸油材料的报道较少。三聚氰胺海绵是一种吸附能力很强的海绵材料，但不具备油水选择性，因此可考虑对其进彳丁改性以提尚未油疏水性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供，通过材料改性提升海绵的亲油疏水性能。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案如下:，包括以下步骤:(1)将三聚氰胺海绵浸没于Si02纳米颗粒的乙醇溶液中一定时间，使Si02纳米颗粒包覆在三聚氰胺海绵上；(2)在上述溶液中加入硅烷偶联剂，反应一段时间后，将三聚氰胺海绵取出并挤干，置于真空干燥箱干燥至恒重。按上述方案，步骤(1)所述的Si02纳米颗粒粒径为10-300nm。按上述方案，步骤(1)所述的Si02纳米颗粒的乙醇溶液中，S1jft米颗粒质量与三聚氰胺海绵质量比为0.8-8。按上述方案，步骤⑴所述的浸没时间为lh-10h。按上述方案，步骤(2)所述的硅烷偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷、十八烷基三甲氧基硅烷、十六烷基三甲氧基硅烷、三甲基氧基苯基硅烷、辛基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、正辛基三乙氧基硅烷中的一种或几种。按上述方案，步骤(2)所述的硅烷偶联剂用量占整个溶液体积分数的0.4% -20%。按上述方案，步骤(2)所述的反应时间为4h_24h。本专利技术的反应机理:三聚氰胺海绵为基体，通过包覆S1jfi米颗粒，在基体表面形成一层粗糙结构，再用硅烷化试剂对其进行改性，形成的聚硅氧烷层具有疏水亲油的特性，提高了海绵的油水选择性，改性后海绵在油水界面吸油而不吸水，可多次重复使用；同时利用三聚氰胺海绵疏松多孔的结构，在连接真空栗后可实现油水界面上的连续吸油。本专利技术具有以下优点:(1)选用内部孔隙度高的三聚氰胺海绵作为反应基体，使改性后的吸油材料具有良好的保油能力及弹性；(2)改性前无需对三聚氰胺海绵进行预处理；(3)改性后制得的海绵可直接接于栗上回收漏油，而不吸水，使用方便；(4)制得的海绵连续吸油性提高，可多次循环使用，提高了海绵的可重复利用性；(5)海绵改性制备过程操作简单，反应条件温和。【附图说明】图1为实施例1得到的改性三聚氰胺海绵吸收水下被染为红色的三氯甲烷过程图；图2为三聚氰胺海绵扫描电镜图，其中图2(a)为未改性三聚氰胺海绵扫描电镜图，(b)为实施例3得到的改性三聚氰胺海绵扫描电镜图，(c)为实施例3得到的改性三聚氰胺海绵反复吸收正己烷12次后扫描电镜图；图3为实施例3得到的改性三聚氰胺海绵对不同物质的吸收倍率图；图4为实施例4得到的改性三聚氰胺海绵多次循环使用对正己烷的吸收倍率图。【具体实施方式】下面通过实施例对本专利技术做进一步详细的说明，本专利技术所使用的材料、试剂等如无特别说明，均可从商业途径得到。实施例1在含有40nm Si02颗粒的乙醇溶液中加入三聚氰胺海绵，S1 2颗粒质量与三聚氰胺海绵质量比为0.8，搅拌处理lh后，滴入溶液体积分数2%的辛基三甲氧基硅烷，搅拌反应15h，取出并挤干海绵中的溶液，置于真空干燥箱干燥至恒重。从图1可以看到改性三聚氰胺海绵浸入水中后，表面有类似“银镜”现象，海绵被水滴包裹但不吸水，但可以吸收水下被苏丹红III染为红色的三氯甲烷。实施例2在含有lOOnm Si02颗粒的乙醇溶液中加入三聚氰胺海绵，S1 2颗粒质量与三聚氰胺海绵质量比为5，搅拌处理5h后，滴入溶液体积分数20%的乙烯基三甲氧基硅烷，搅拌反应24h，取出并挤干海绵中的溶液，置于真空干燥箱干燥至恒重。图2(a)为未改性三聚氰胺海绵扫描电镜图，从图中可以看到，海绵呈多孔的三维网状结构，这种结构使海绵具有一定弹性，而且在网状孔洞中也可以填充吸附其他物质，海绵骨架表面基本光滑；(b)为改性三聚氰胺海绵扫描电镜图，从图中可以看到，海绵仍具有多孔的三维网状结构，骨架表面有细小的聚硅氧烷层包覆；(c)为改性三聚氰胺海绵反复吸收正己烷12次后的扫描电镜图，从图中可以看到，海绵在多次重复使用后，骨架表面的聚硅氧烷层没有被洗掉，表明该改性方法得到的海绵稳定性好。实施例3在含有50nm Si02颗粒的乙醇溶液中加入三聚氰胺海绵，S1 2颗粒质量与三聚氰胺海绵质量比为4，搅拌处理6h后，滴入溶液体积分数0.4%的甲基三乙氧基硅烷，搅拌反应4h，取出并挤干海绵中的溶液，置于真空干燥箱干燥至恒重。从图3可以看到，改性三聚氰胺海绵对正己烷、豆油、硅油、柴油、四氯化碳都有较高的吸收倍率。实施例4在含有20nm Si02颗粒的乙醇溶液中加入三聚氰胺海绵，S1 2颗粒质量与三聚氰胺海绵质量比为8，搅拌处理10h后，滴入溶液体积分数4%的十六烷基三甲氧基硅烷，搅拌反应15h，取出并挤干海绵中的溶液，置于真空干燥箱干燥至恒重。图4为多本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可重复使用吸油海绵的制备方法，包括以下步骤：(1)将三聚氰胺海绵浸没于SiO2纳米颗粒的乙醇溶液中一定时间，使SiO2纳米颗粒包覆在三聚氰胺海绵上；(2)在上述溶液中加入硅烷偶联剂，反应一段时间后，将三聚氰胺海绵取出并挤干，置于真空干燥箱干燥至恒重。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴江渝，高慧敏，陈玉婷，杨婉，童利文，张勇，
申请(专利权)人：武汉工程大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42