一种超疏水超亲油三聚氰胺泡沫及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种超疏水超亲油三聚氰胺泡沫及其制备方法与应用。该超疏水超亲油三聚氰胺泡沫以多孔三聚氰胺泡沫作为基底，先在基底上化学接枝巯基烷基烷氧基硅烷使基底活化，在紫外光以及光引发剂的存在下，巯基再与长链烷烃丙烯酸酯的乙烯基发生点击化学反应，使得基底上富集C‐C长链，降低基底表面能，提高粗糙度，大大增加其疏水性能，从而显著提升油水选择性。该方法对三聚氰胺泡沫的疏水改性精准高效，简便易行，耗时短，成本低，适合大规模生产。该超疏水超亲油三聚氰胺泡沫可直接应用于海上溢油、泄露化学品的回收以及油水混合物的分离等。

Super hydrophobic and super lipophilic melamine foam and preparation method and application thereof

The invention discloses a super hydrophobic super lipophilic melamine foam, a preparation method and an application thereof. The super hydrophobic melamine foam in porous melamine foam as the substrate, on the substrate chemical grafting mercaptoalkyl alkoxy silane to substrate activation in the ultraviolet and light initiator in the presence of thiol and long chain alkyl acrylate vinyl - point chemical reaction, the substrate concentration of C - C long chain, can reduce the surface of the substrate, improve the roughness, greatly increase the hydrophobic performance, thereby significantly enhancing water selectivity. The method is accurate, efficient, simple and convenient for hydrophobic modification of melamine foam, and has the advantages of short use time and low cost and is suitable for large-scale production. The super hydrophobic and super lipophilic melamine foam can be directly applied to oil spill, leakage chemical recovery and oil-water mixture separation at sea.

【技术实现步骤摘要】
一种超疏水超亲油三聚氰胺泡沫及其制备方法与应用
本专利技术涉及一种三聚氰胺泡沫，具体涉及一种超疏水超亲油三聚氰胺泡沫及其制备方法与应用，属于功能材料

技术介绍
近年来，原油、有机化学品泄露频发，不仅导致资源的极大浪费，更是给环境和生态系统带来严重的负担。由于原油或有机化学品极易扩散与挥发，因此如何快速大规模地对其进行收集是一个重要的课题。采用吸油材料对油类进行吸附回收是一种绿色、环保、有效可行的方法。目前，吸附材料大致可分为无机材料、天然高分子材料和聚合物材料等等。无机吸附材料比如活性炭、二氧化硅、膨胀石墨、有机化改性粘土等，由于其吸油倍率低，且难以重复使用，因此在油品回收领域的应用并不理想。天然高分子材料如稻草、棉花、羊毛、亚麻等，由于强度较低以及自身材料成分的复杂性，在实际应用上往往受限。相比而言，聚合物材料比如聚氨酯、三聚氰胺泡沫海绵等由于具有极高的开孔率和比表面积、密度小、弹性高、价廉、可大规模使用等优点，是吸附材料较为理想的选择。三聚氰胺泡沫不仅具有高开孔率，而且有优异的吸声性、阻燃性、隔热性、耐湿热稳定性、卫生安全性及良好的二次加工等综合性能，对其表面进行亲油疏水改性，可作为除水吸油材料。中国专利技术专利申请CN105601985A报道了一种木质素密胺(三聚氰胺)基表面疏水泡沫及其制备方法。该专利技术以密胺泡沫为载体，异氰酸酯改性的木质素负载在密胺泡沫载体表面，使泡沫具有疏水亲油性能，内部未改性空间可用于储存油或有机物。中国专利技术专利申请CN105399977A公布了一种可重复使用吸油海绵的制备方法，该专利技术将三聚氰胺海绵浸入SiO2纳米颗粒的乙醇溶液，随后用硅烷偶联剂进行表面疏水改性，使得油水选择性得到显著的提升。但是，上述两个专利申请前均存在共同的不足：经过改性的三聚氰胺材料均未达到超疏水状态(超疏水是指在空气中水滴静态接触角大于150°)，吸油倍率较低。而且以物理吸附或部分化学键合的方式引入生物质材料或纳米粒子，极易从三聚氰胺载体上脱落而失去疏水性能，重复使用效果较差。中国专利技术专利申请CN103951843A公布了一种耐挤压、防火和超疏水海绵的制备方法。该专利技术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，达到超疏水的目的。但所用改性所用材料聚多巴胺、巯基氟代长链烷价格昂贵，且改性所用时间较长，仍不利于大规模生产。
技术实现思路
针对上述技术现状，本专利技术提供了一种超疏水超亲油的三聚氰胺泡沫，对各种油类有很高的吸收倍率，且该性质可长久保持，实现多次重复使用，可应用于海上溢油、泄露化学品的回收以及油水混合物的分离等。所提供的改性方法简单易行、条件温和、成本低廉、耗时短、适用于大规模生产。本专利技术的技术目的通过如下技术方案实现：一种超疏水超亲油三聚氰胺泡沫，以三聚氰胺泡沫为基底，在基底上接枝有巯基烷基烷氧基硅烷和长链烷烃丙烯酸酯，所述超疏水超亲油三聚氰胺泡沫的化学结构式为：其中，R为长链烷烃丙烯酸酯；所述超疏水超亲油三聚氰胺泡沫的水滴静态接触角大于153°，正己烷的接触角为0°，具有超疏水超亲油性质。为进一步实现本专利技术目的，优选地，所述三聚氰胺泡沫孔径在10～200μm，孔隙率在65％～99％。优选地，所述巯基烷基烷氧基硅烷为3‐巯丙基三甲氧基硅烷和3‐巯丙基三乙氧基硅烷中的一种或多种。优选地，所述长链烷烃丙烯酸酯分子式为CH2＝CR1COOR2，R1为‐H或者‐CH3，R2为‐(CH2)nCH3，其中n为5～18的整数。所述的超疏水超亲油三聚氰胺泡沫的方法，包括以下步骤：步骤1：将巯基烷基烷氧基硅烷、去离子水、无水乙醇按体积比1～3:2～5:30～60混合均匀，用盐酸调节体系pH＝3～5，常温下搅拌1～2小时，制得预水解液；步骤2：将三聚氰胺泡沫(MS)浸入到上述预水解液液面之下，反应0.5～3小时后取出，用乙醇清洗干净，在30～80℃下干燥，制得巯基化三聚氰胺泡沫(MS‐SH)；步骤3：在容器中将光引发剂、长链烷烃丙烯酸酯和四氢呋喃混合均匀制得混合溶液，其中长链烷烃丙烯酸酯的浓度为0.01～0.2mmol/L，光引发剂的用量占长链烷烃丙烯酸酯质量的0.1％～25％；将步骤2所得巯基化三聚氰胺泡沫浸入混合溶液液面之下，用功率2～100W的紫外灯置于液面上方2～20cm处，通电照射0.5～2小时，取出用溶剂清洗，干燥，制得超疏水超亲油三聚氰胺泡沫(MS‐SH‐PA)。优选地，所述步骤3中，所述光引发剂为2‐羟基‐甲基苯基丙烷‐1‐酮(光引发剂1173)、1‐羟基环已基苯基甲酮(光引发剂184)、2‐甲基‐1‐(4‐甲硫基苯基)‐2‐吗啉基‐1‐丙酮(光引发剂907)、安息香双甲醚(光引发剂651)的一种或多种。优选地，步骤3中，所述溶剂为四氢呋喃、丙酮、乙醇中的一种或多种。优选地，步骤3中，所述容器为石英材质；所述干燥是在温度为30～80℃下进行。优选地，步骤1中，所述盐酸的浓度为0.1mol/L；所述的超疏水超亲油三聚氰胺泡沫在海上泄漏原油回收、泄漏有机化学品回收以及油水混合物分离中的应用。本专利技术的改性原理：巯基烷基烷氧基硅烷部分水解后产生的Si‐OH与三聚氰胺泡沫基底的N‐H反应，使基底表面活化，随后在紫外光以及光引发剂的存在下，巯基与长链烷烃丙烯酸酯的乙烯基发生点击化学反应，随着聚合反应的进行，三聚氰胺基底上以完全化学键合的方式富集了大量的C‐C长链聚合物，降低基底表面能，提高粗超度，使得基底的疏水性得到极大的增强，水滴静态接触角大于153°，从而显著提升油水选择性。在改性的同时，并不会对基底的多孔结构造成破坏，使储油量得以保证。与现有技术相比，本专利技术具有如下的优点和技术效果：1.本专利技术所制备的超疏水超亲油三聚氰胺泡沫水滴静态接触角在153°以上，正己烷接触角为0°；2.使用高开孔率的，具有阻燃性、耐化学品性、耐挤压、易于加工的三聚氰胺泡沫作为基底，相对于聚氨酯泡沫海绵，其在阻燃性、机械强度等性能上更为优越。经化学改性后所得的超疏水超亲油三聚氰胺泡沫具有良好的储油性和重复使用性能，对正己烷的吸收倍率可达75g/g以上，重复使用16次以后，对正己烷的吸收倍率仍可保持在初次使用的84％以上，说明该超疏水超亲油材料具有极高的实用价值；3.本专利技术将巯基‐烯点击化学反应引入三聚氰胺泡沫的疏水改性中，该方法最大的优势在于改性方法精准高效，在三聚氰胺基底上的长链烷烃接枝牢固，不易受到外力和化学侵蚀的作用而脱落。且该方法操作简单、条件温和、成本低、耗时短、适用于大规模生产；4.本专利技术所提供的超疏水超亲油三聚氰胺泡沫可直接投掷于漏油处对油进行吸附，也可与泵相连实现连续性回收操作。附图说明图1a为实施例1中的三聚氰胺泡沫(MS)、巯基化三聚氰胺泡沫(MS‐SH)以及超疏水超亲油三聚氰胺泡沫(MS‐SH‐PA)的水滴静态接触角数据；图1b为实施例1中的三聚氰胺泡沫(MS)以及超疏水超亲油三聚氰胺泡沫(MS‐SH‐PA)的实物与水接触时的状态图；图2为正己烷在实施例1中的超疏水超亲油三聚氰胺泡沫(MS‐SH‐PA)表面的接触角图像；图3为实施例1中的三聚氰胺泡沫(MS)、巯基化三聚氰胺泡沫(MS‐SH)以及超疏水超亲油三聚氰胺泡沫(MS‐SH‐PA)的红外光谱对比图；图4本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超疏水超亲油三聚氰胺泡沫，其特征在于，以三聚氰胺泡沫为基底，在基底上接枝有巯基烷基烷氧基硅烷和长链烷烃丙烯酸酯，所述超疏水超亲油三聚氰胺泡沫的化学结构式为：

【技术特征摘要】
1.一种超疏水超亲油三聚氰胺泡沫，其特征在于，以三聚氰胺泡沫为基底，在基底上接枝有巯基烷基烷氧基硅烷和长链烷烃丙烯酸酯，所述超疏水超亲油三聚氰胺泡沫的化学结构式为：其中，R为长链烷烃丙烯酸酯；所述超疏水超亲油三聚氰胺泡沫的水滴静态接触角大于153°，正己烷的接触角为0°，具有超疏水超亲油性质。2.如权利要求1所述的超疏水超亲油三聚氰胺泡沫，其特征在于，所述三聚氰胺泡沫孔径在10～200μm，孔隙率在65％～99％。3.如权利要求1所述的超疏水超亲油三聚氰胺泡沫，其特征在于，所述巯基烷基烷氧基硅烷为3‐巯丙基三甲氧基硅烷和3‐巯丙基三乙氧基硅烷中的一种或多种。4.如权利要求1所述的超疏水超亲油三聚氰胺泡沫，其特征在于，所述长链烷烃丙烯酸酯分子式为CH2＝CR1COOR2，R1为‐H或者‐CH3，R2为‐(CH2)nCH3，其中n为5～18的整数。5.制备权利要求1～4中任一项权利要求所述的超疏水超亲油三聚氰胺泡沫的方法，其特征在于主要包括以下步骤：步骤1：将巯基烷基烷氧基硅烷、去离子水、无水乙醇按体积比1～3:2～5:30～60混合均匀，用盐酸调节体系pH＝3～5，常温下搅拌1～2小时，制得预水解液；步骤2：将三聚氰胺泡沫浸入到上述预水解液液面之下，反应0.5～3小时后取出，用乙醇清洗干净，在30～80℃下干燥，...

【专利技术属性】
技术研发人员：皮丕辉，曾一成，侯昆，文秀芳，徐守萍，程江，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44