一种高强度疏水聚乙烯醇复合海绵制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高强度疏水聚乙烯醇复合海绵制备方法，采用两步溶液浸泡法：以正硅酸乙酯2wt％～6wt％与γ‑(2，3‑环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷1wt％～4wt％为原料，乙醇和水质量比为9∶1的混合物为溶剂，氨水2v/v％～6v/v％为催化剂，室温下搅拌反应2h～10h，制备G‑SiO2溶胶，对海绵进行浸泡沉积处理，构筑粗糙结构；以十六烷基三甲氧基硅烷2wt％～8wt％为表面改性剂，盐酸0.1v/v％～1v/v％为催化剂，对海绵进行疏水及低表面能修饰。本发明专利技术疏水PVA海绵具有良好的耐酸碱、耐高盐特性、较高的吸油效率、可重复使用20次以上。

Preparation method of high strength hydrophobic polyvinyl alcohol composite sponge

The invention discloses a high strength polyvinyl alcohol sponge composite hydrophobic preparation method, using two step solution immersion method using TEOS 2wt% ~ 6wt% and gamma (2, 3 3-epoxypropoxy) propyltrimethoxysilane 1wt% ~ 4wt% as raw material, ethanol and water quality ratio of 9: mixture 1 of the ammonia as solvent, 2v/v% ~ 6v/v% ~ 2H as catalyst, 10h reaction stirring at room temperature, the preparation of G SiO2 sol, the sponge soaked deposition treatment, a rough structure; with sixteen alkyl trimethoxysilane 2wt% ~ 8wt% as surface modification agent, hydrochloric acid as catalyst for 0.1v/v% ~ 1v/v%, sponge and can modify the low surface hydrophobicity. The hydrophobic PVA sponge has the advantages of good acid and alkali resistance, high salt resistance and high oil absorption efficiency, and can be reused for more than 20 times.

【技术实现步骤摘要】
一种高强度疏水聚乙烯醇复合海绵制备方法
本专利技术属于聚乙烯醇复合海绵制备
，尤其涉及一种高强度疏水聚乙烯醇复合海绵制备方法。
技术介绍
频繁漏油和溢油事故给海洋环境及沿海人们的生活带来了严重的损害，具有高吸收能力、高选择性和良好的可重复使用性的油水分离材料引起了世界的广泛关注。尤其是以三维多孔材料制备的高效、可重复使用的吸油材料，成为当前研究的热点，如CNT海绵([J].AdvancedMaterials，2010，22(22)：617-21)、CMP气凝胶([J].Adv.Mater.2014，26，8053)、石墨烯海绵([J].NatureCommunications，2015，6：6141-6141)等。然而，这些方法存在成本较高，效率相对较低，机械稳定性差，甚至造成严重的二次污染等缺点，限制了它们的应用。聚乙烯醇(PVA)海绵是一种三维多孔的高技术的塑料海绵，与天然海绵有许多相同的性质，如干燥时坚挺不变形，湿润时超柔软、强吸水性、抗静电、不易长霉菌等。同时，PVA海绵具有机械性能强、耐磨性好、良好的耐化学性(包括酸、碱、有机溶剂)等特点，因此，被广泛应用于发酵工业、医药、化学、园艺、机电等行业。PVA海绵具有聚合物海绵的优点，即可直接进行疏水修饰、低成本、高弹性、可工业化生产等优点，应用潜力极大。此外，PVA海绵在吸油后仍然具有很高的强度，这种吸油后仍具有高强度的特点极少被关注。因此，提出的一种低成本，制备简单的、具有高强度的疏水PVA复合海绵三维多孔材料，有利于吸油后材料的打捞及储存运输，在海洋油污处理上具有巨大的研究及应用价值。综上所述，现有的疏水海绵存在吸油后机械强度较差，不利于材料的打捞及储存运输的缺点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高强度疏水聚乙烯醇复合海绵制备方法，旨在解决现有的疏水海绵存在吸油后机械强度较差，不利于材料的打捞及储存运输的问题。本专利技术是这样实现的，一种高强度疏水聚乙烯醇复合海绵制备方法，所述高强度疏水聚乙烯醇复合海绵制备方法采用两步溶液浸泡法：以正硅酸乙酯2wt％～6wt％与γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷1wt％～4wt％为原料，乙醇和水质量比为9∶1的混合物为溶剂，氨水2v/v％～6v/v％为催化剂，室温下搅拌反应2h～10h，制备G-SiO2溶胶，对海绵进行浸泡沉积处理，构筑粗糙结构；以十六烷基三甲氧基硅烷2wt％～8wt％为表面改性剂，盐酸0.1v/v％～1v/v％为催化剂，对海绵进行疏水及低表面能修饰。进一步，所述高强度疏水聚乙烯醇复合海绵制备方法包括以下步骤：步骤一，称取10g蒸馏水加入到90g乙醇中，搅拌均匀；步骤二，称取正硅酸乙酯2～6g与γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷1～4g，加入到混合溶液中；步骤三，量取4mL氨水溶液，加入到上述的混合溶液中，室温下搅拌反应2～10h，得到粒径均匀分布的改性G-SiO2溶胶；步骤四，将小块PVA海绵浸泡在G-SiO2溶胶中10～90min，一浸一轧，带液率为60～80wt％，然后放入烘箱，在60～90℃温度下保持10～30min；步骤五，称取十六烷基三甲氧基硅烷2～5g加入到100g的乙醇溶液中，再加入浓盐酸0.1～1mL，室温下搅拌10～30min，得到水解液；步骤六，将步骤四得到的PVA海绵浸泡在的水解液中1～4h，一浸一轧，带液率60～80wt％，然后放入烘箱，在90℃温度下预烘5min，再在110～130℃温度下保持0.5～2h，得到疏水PVA复合海绵。进一步，所述PVA海绵为医药级PVA微孔海绵孔径为60μm～100μm、工业级PVA微孔海绵孔径为60μm～100μm，医药级PVA大孔海绵孔径为1500μm中的任意一种。进一步，所述前驱体为正硅酸乙酯，添加量为蒸馏水与乙醇混合溶液的质量的2％～6％。进一步，所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-(2，3-环氧丙氧)丙基甲基二乙氧基硅烷、γ-(2，3-环氧丙氧)丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三乙氧基硅烷、β-(3，4-环氧环己基)乙基三乙氧基硅烷、β-(3，4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-巯丙基三甲氧基硅烷、γ-氨基丙基三甲氧基硅烷中的一种或是几种；所述的硅烷偶联剂的添加量为蒸馏水与乙醇混合溶液的质量的1％～4％。进一步，所述催化剂为氨水，添加量为蒸馏水与乙醇混合溶液的质量的2％～6％，反应时间为2h～10h。进一步，所述表面改性剂为碳原子数为10～18的长链烷基羧酸、长链烷基氨、长链烷基硅氧烷、长链烷基氯硅烷、长链烷基硫醇中的至少一种；所述表面改性剂的添加量为乙醇溶液的质量的2％～8％。进一步，所述催化剂为浓盐酸或稀盐酸，其添加量为乙醇溶液的质量的0.1％～1％。本专利技术的另一目的在于提供一种所述高强度疏水聚乙烯醇复合海绵制备方法制备的聚乙烯醇复合海绵。本专利技术的另一目的在于提供一种由所述聚乙烯醇海绵制备的三维多孔材料。本专利技术提供的高强度疏水聚乙烯醇复合海绵制备方法，方法简单、环保，所制备的疏水PVA海绵对水的接触角为148°±4°，水下对油的接触角为0°，具有良好的耐酸碱(pH2-12)、耐高盐特性(NaCl5-26.5wt％)、较高的吸油效率(可吸收自重4～18倍的油)、可重复使用20次以上等优点。此外，制备的疏水PVA复合海绵在吸油后仍然具有很高的强度，压缩强度达到(3.5MPa)；使得本专利技术在实际应用中克服了目前吸油海绵强度差，不耐挤压的缺点，有利于吸油后材料的打捞及储存运输。因此，制备的疏水PVA复合海绵在海洋油污处理上具有低成本、高强度的实际应用价值，可用于处理海洋突发溢油事件，处理海湾附近海域生活污水处理。附图说明图1是本专利技术实施例提供的高强度疏水聚乙烯醇复合海绵制备方法流程图。图2是本专利技术实施例提供的实施例2制备的高强度疏水PVA复合海绵的放大的三维骨架表面形貌扫描电镜照片。图3是本专利技术实施例提供的实施例2制备的高强度疏水PVA复合海绵的浸润性示意图与接触角测试图。图4是本专利技术实施例提供的实施例2制备的高强度疏水PVA复合海绵在吸油后的压缩应力应变曲线图。图5是本专利技术实施例提供的实施例2制备的高强度疏水PVA复合海绵清除水中油的示意图。图6是本专利技术实施例提供的实施例2制备的高强度疏水PVA复合海绵在不同盐浓度的溶液中浸泡24h后的接触角测试图。图7是本专利技术实施例提供的实施例2制备的高强度疏水PVA复合海绵在不同pH值的溶液中浸泡24h后的接触角测试图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。下面结合附图对本专利技术的应用原理作详细的描述。如图1所示，本专利技术实施例提供的高强度疏水聚乙烯醇复合海绵制备方法包括以下步骤：S101：称取10g蒸馏水加入到90g乙醇中，搅拌均匀；S102：称取正硅酸乙酯(TEOS)2～6g与γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(GPTMS)1～4g，加入到混合溶液中；S103：量取4mL氨水溶液，加入到上述的混合溶液中，室温下搅拌反应本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高强度疏水聚乙烯醇复合海绵制备方法，其特征在于，所述高强度疏水聚乙烯醇复合海绵制备方法采用两步溶液浸泡法：以正硅酸乙酯2wt％～6wt％与γ‑(2，3‑环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷1wt％～4wt％为原料，乙醇和水质量比为9∶1的混合物为溶剂，氨水2v/v％～6v/v％为催化剂，室温下搅拌反应2h～10h，制备G‑SiO2溶胶，对海绵进行浸泡沉积处理，构筑粗糙结构；以十六烷基三甲氧基硅烷2wt％～8wt％为表面改性剂，盐酸0.1v/v％～1v/v％为催化剂，对海绵进行疏水及低表面能修饰。

【技术特征摘要】
1.一种高强度疏水聚乙烯醇复合海绵制备方法，其特征在于，所述高强度疏水聚乙烯醇复合海绵制备方法采用两步溶液浸泡法：以正硅酸乙酯2wt％～6wt％与γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷1wt％～4wt％为原料，乙醇和水质量比为9∶1的混合物为溶剂，氨水2v/v％～6v/v％为催化剂，室温下搅拌反应2h～10h，制备G-SiO2溶胶，对海绵进行浸泡沉积处理，构筑粗糙结构；以十六烷基三甲氧基硅烷2wt％～8wt％为表面改性剂，盐酸0.1v/v％～1v/v％为催化剂，对海绵进行疏水及低表面能修饰。2.如权利要求1所述的高强度疏水聚乙烯醇复合海绵制备方法，其特征在于，所述高强度疏水聚乙烯醇复合海绵制备方法包括以下步骤：步骤一，称取10g蒸馏水加入到90g乙醇中，搅拌均匀；步骤二，称取正硅酸乙酯2～6g与γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷1～4g，加入到混合溶液中；步骤三，量取4mL氨水溶液，加入到上述的混合溶液中，室温下搅拌反应2～10h，得到粒径均匀分布的改性G-SiO2溶胶；步骤四，将小块PVA海绵浸泡在G-SiO2溶胶中10～90min，一浸一轧，带液率为60～80wt％，然后放入烘箱，在60～90℃温度下保持10～30min；步骤五，称取十六烷基三甲氧基硅烷2～5g加入到100g的乙醇溶液中，再加入浓盐酸0.1～1mL，室温下搅拌10～30min，得到水解液；步骤六，将步骤四得到的PVA海绵浸泡在的水解液中1～4h，一浸一轧，带液率60～80wt％，然后放入烘箱，在90℃温度下预烘5min，再在110～130℃温度下保持0.5～2h，得到疏水PVA复合海绵。3.如权利要求2所述的高强度疏水聚乙烯醇复合海绵制备方法，其特征在于，所述PVA海绵为医药级PVA微孔海绵孔径为6...

【专利技术属性】
技术研发人员：林凌，朱忆，徐长安，唐旭，刘源森，
申请(专利权)人：国家海洋局第三海洋研究所，
类型：发明
国别省市：福建,35