石墨烯/氯化聚丙烯改性的三聚氰胺泡沫吸油材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于吸油材料和环境保护技术领域，具体涉及一种疏水改性的三聚氰胺泡沫吸油材料及其制备方法，制备方法包括步骤：将氯化聚丙烯在室温下溶于甲苯或二甲苯中制备成溶液；然后将石墨烯分散在该溶液中，经超声得到稳定分散的石墨烯分散液；再将三聚氰胺泡沫浸泡在石墨烯分散液中，超声15‑60分钟，取出三聚氰胺泡沫，烘干至恒重，得到改性三聚氰胺泡沫。本发明专利技术选用内部呈三维网状结构的三聚氰胺泡沫作为基体，吸收能力强；改性前无需对三聚氰胺泡沫进行预处理；泡沫改性过程在室温下进行，改性过程为一步法，工艺简单；泡沫改性后疏水亲油性大幅提高；改性后泡沫的强度与韧性有所提高，抗拉能力增强，便于回收再利用。

【技术实现步骤摘要】
石墨烯/氯化聚丙烯改性的三聚氰胺泡沫吸油材料及其制备方法
本专利技术属于吸油材料和环境保护
，尤其涉及一种石墨烯/氯化聚丙烯改性的三聚氰胺泡沫吸油材料及其制备方法。
技术介绍
近年来，油类和化学溶剂在水面上的泄漏事故屡有发生，这些水污染对生态环境造成了严重影响。目前有多种物理，化学和生物方法可以用来清除水中的油。其中，通过物理方法吸附并分离水中的浮油是一种极为高效和低成本的处理油污的方式。一些传统的吸附剂有珍珠岩，沸石，羊毛纤维，活性碳，蛭石，粘土和硅藻土等，然而这些吸附剂存在吸收能力低，油水选择性差和可回收重复利用能力差等缺点。而理想的吸附剂应具有较高的吸收能力，优异的油水选择性，良好的循环利用能力，一定的机械强度和低成本。石墨烯具有许多显着的特性，其固有的疏水性和高的比表面积使其在各种吸附剂的制备和改性中发挥着重要作用，如石墨烯气凝胶，石墨烯泡沫，石墨烯复合泡沫和氮掺杂石墨烯骨架等，这些作为油的吸收剂在近期的文献中已有报道。这些石墨烯基多孔材料具有很高的吸附能力，但它们制作工艺复杂，成本较高。三聚氰胺泡沫是一种典型的开孔高分子泡沫材料，吸收能力强，但既吸油，也吸水。同时泡沫较脆，在使用过程中容易破裂，粉化。在温和的条件下对其进行表面改性，提高其疏水亲油性，使其只吸油，不吸水，同时改善其脆性，增强泡沫的韧性一直是优化三聚氰胺泡沫的性能，扩大其用途的改进方向。Duc等通过聚二甲基硅氧烷将石墨烯修饰于三聚氰胺泡沫表面，显著提高了泡沫的疏水亲油性(Superhydrophobicandsuperoleophilicpropertiesofgraphene-basedspongesfabricatedusingafaciledipcoatingmethod.Energy&EnvironmentalScience,2012,5,7908-7912)。这种通过两步法制备和硅烷偶联剂较高的价格限制了其应用，同时并未对三聚氰胺泡沫较脆易碎的性质做出改善。中国专利CN106893135A主要对三聚氰胺泡沫进行溶液浸渍改性，在泡沫骨架表面包覆一层聚丙烯，赋予泡沫疏水亲油的性质。这种改性方法原料成本较低，也提高了泡沫的韧性，但是聚丙烯需要在高温加热至沸腾的情况下溶于溶剂，再进行泡沫的表面改性，使得工艺过程能耗较高，安全性下降，成本提升，限制了大规模应用。同时所得泡沫的水接触角仅有133°,疏水性还有待进一步提高。如何采用低成本原料，简单，条件温和的工艺对三聚氰胺泡沫进行改性制备具有高疏水性的吸油材料仍然是行业内需要解决的一个技术难题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：基于上述问题，本专利技术提供一种室温浸渍改性三聚氰胺泡沫，制备具有高疏水性且在外力拉扯下不易断裂，重复使用性良好，高吸油的三聚氰胺泡沫。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种石墨烯/氯化聚丙烯改性的三聚氰胺泡沫吸油材料，其中氯化聚丙烯包覆在石墨烯纳米片表面，并并连同石墨烯纳米片一起吸附在三聚氰胺泡沫骨架上形成微米和/或纳米级的凸起；所改性的三聚氰胺泡沫吸油材料的水接触角大于140°。上述石墨烯/氯化聚丙烯改性三聚氰胺泡沫吸油材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将氯化聚丙烯在室温下溶于甲苯或二甲苯中制备一定浓度的溶液；(2)在步骤(1)得到的氯化聚丙烯溶液中加入一定量的石墨烯纳米片，经超声波分散得到稳定分散的石墨烯/氯化聚丙烯分散液；(3)将三聚氰胺泡沫浸入步骤(2)得到的分散液中放入，超声波分散15-60分钟后，将三聚氰胺泡沫取出，烘干至恒重，得到改性三聚氰胺泡沫吸油材料。氯化聚丙烯少了便无法很好的分散石墨烯，且降低三聚氰胺泡沫的疏水性能，多了会堵塞泡沫内部空隙，导致吸油性能的大幅下降。石墨烯少了便降低了其在三聚氰胺泡沫骨架上的吸附率，影响了改性后泡沫的疏水性能，石墨烯多了会发生团聚现象堵塞泡沫内部空隙，降低泡沫的吸油性能。因此，为了使改性后的三聚氰胺泡沫性能达到最佳，优选的，步骤(1)中氯化聚丙烯占甲苯或二甲苯的质量百分比为1～3％，步骤(2)中石墨烯占甲苯或二甲苯的质量百分比为0.1～0.5％。优选的，步骤(2)中超声时间为15～45分钟。60分钟以内泡沫疏水性会随着超声时间增长，超声时间短了会降低石墨烯/氯化聚丙烯吸附在三聚氰胺泡沫骨架上的效率，或者使得吸附不均匀，而超声到60分钟后泡沫的疏水性便不会有明显增长，作为优选，步骤(3)中三聚氰胺泡沫在分散液中的超声时间为30～60分钟。本专利技术的有益效果是：(1)氯化聚丙烯在工业上可用作粘合剂，粘附效果较强，我们是通过物理的方法将石墨烯纳米片包覆在骨架表面。石墨烯纳米片分散在甲苯或二甲苯中的效果不好，但是加上氯化聚丙烯便可以很好的分散，便可以较为均匀的包覆在骨架表面，减少了石墨烯纳米片团聚的现象影响泡沫孔隙率和疏水性。(2)选用内部孔隙度高的三聚氰胺泡沫作为基体,使改性后的吸油材料具有良好的保油能力；改性前无需对三聚氰胺泡沫进行预处理；泡沫可在室温下改性，改性过程为一步法，工艺简单；改性后的三聚氰胺泡沫的疏水性提高，只吸油不吸水；改性后的三聚氰胺泡沫的韧性有所提高，断裂伸长率变大，抗拉能力提高，便于回收再利用。附图说明图1为实施例1得到的改性三聚氰胺泡沫吸油材料和未改性三聚氰胺泡沫疏水和亲水的示意图；图2为未改性三聚氰胺泡沫和实施例2得到的改性三聚氰胺泡沫吸油材料表面的扫描电镜图；图3为三聚氰胺泡沫，仅氯化聚丙烯改性三聚氰胺泡沫吸油材料与实施例2得到的改性三聚氰胺泡沫吸油材料的拉伸性能对比图。具体实施方式现在结合具体实施例对本专利技术作进一步说明，以下实施例旨在说明本专利技术而不是对本专利技术的进一步限定。本专利技术所使用的材料试剂均为市售商品；氯化聚丙烯为市售牌号，含氯质量百分比为20％-22％，但不限于此；石墨烯为常州第六元素材料科技股份有限公司生产，型号SE1231，但不限于此；三聚氰胺泡沫为市售产品，密度为9kg/m3，孔隙率为99％。以下实施例中，使用甲苯和使用二甲苯最终制得的样品性能相同，二者可以随意替换使用。实施例1：将氯化聚丙烯在室温下溶于甲苯中制备一定浓度的溶液，再在其中加入一定量的石墨烯纳米片，超声波分散30分钟，制得稳定分散的石墨烯/氯化聚丙烯分散液，再将三聚氰胺泡沫浸入石墨烯/氯化聚丙烯分散液，超声波分散30分钟后，将三聚氰胺泡沫取出，烘干至恒重，得到改性三聚氰胺泡沫吸油材料。氯化聚丙烯占甲苯的质量百分数为1％；石墨烯纳米片占甲苯的质量分数为0.5％。图1可以看到三聚氰胺泡沫沉于水底，实施例1得到的改性三聚氰胺泡沫吸油材料浮于水面，将改性三聚氰胺泡沫吸油材料压入水中表面有类似“银镜”现象，泡沫被水包裹但不吸水。实施例2将氯化聚丙烯在室温下溶于甲苯中制备一定浓度的溶液，再在其中加入一定量的石墨烯纳米片，超声波分散30分钟，制得稳定分散的石墨烯/氯化聚丙烯分散液，再将三聚氰胺泡沫浸入石墨烯/氯化聚丙烯分散液，超声波分散30分钟后，将三聚氰胺泡沫取出，去除其中的溶剂，烘干至恒重，得到改性三聚氰胺泡沫吸油材料。氯化聚丙烯占甲苯的质量百分数为1％。石墨烯纳米片占甲苯的质量分数为0.1％。图2为实施例2制备的改性三聚氰胺泡沫吸油材料表面的扫描电镜图。从(a)(b)图中可以看到，未改本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种石墨烯/氯化聚丙烯改性的三聚氰胺泡沫吸油材料，其特征在于：所述氯化聚丙烯包覆在石墨烯纳米片表面，并连同石墨烯纳米片一起吸附在三聚氰胺泡沫骨架上形成微米和/或纳米级的凸起；所改性的三聚氰胺泡沫吸油材料的水接触角大于140°。

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯/氯化聚丙烯改性的三聚氰胺泡沫吸油材料，其特征在于：所述氯化聚丙烯包覆在石墨烯纳米片表面，并连同石墨烯纳米片一起吸附在三聚氰胺泡沫骨架上形成微米和/或纳米级的凸起；所改性的三聚氰胺泡沫吸油材料的水接触角大于140°。2.如权利要求1所述的石墨烯/氯化聚丙烯改性的三聚氰胺泡沫吸油材料的制备方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：(1)将氯化聚丙烯在室温下溶于甲苯或二甲苯中制备氯化聚丙烯溶液；(2)在步骤(1)得到氯化聚丙烯溶液中加入石墨烯纳米片，经超声波分散得到稳定分散的石墨烯/氯化聚丙烯分散液；(3)将三聚氰胺泡沫浸入步骤(2)得到的分散液中，用超声波分散1...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔长宇，戴天，任淑英，向玉玲，任强，汪称宇，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32