一种磁性超疏水聚苯乙烯基多孔材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种磁性超疏水聚苯乙烯基多孔材料的制备方法，由原料苯乙烯单体、含环氧基烯类单体、氨基改性四氧化三铁和交联剂，在引发剂、水和乳化剂作用下，于40‑80℃聚合反应4‑24h，得到磁性超疏水聚苯乙烯基多孔材料。所述交联剂为二甲基丙烯酸乙二醇酯、二乙烯基苯、三烯丙基异氰脲酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯中的一种。所述含环氧基烯类单体是甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸缩水甘油酯、硬脂酸缩水甘油基酯中的一种。本发明专利技术制备的磁性超疏水聚苯乙烯基多孔材料同时具备超疏水、磁性响应，可用于食品行业，化学化工行业以及石油行业的油水分离，并且能够在磁性驱动下进行自动油水分离。

A magnetic superhydrophobic polystyrene based porous material and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种磁性超疏水聚苯乙烯基多孔材料及其制备方法
本专利技术涉及复合材料
，特别是一种磁性超疏水聚苯乙烯基多孔材料及其制备方法。
技术介绍
当今世界，采矿、纺织、食品、石油化工、金属/钢铁等行业产生了大量含油废水，已成为全球的主要污染物，对人们的日常生活和生态环境造成严重影响。然而，从含油废水中去除油仍然是一项挑战。重力分离、离心、超声波分离、气浮、电场、吸附和生物处理等方法被广泛应用于含油废水的处理中。在这些方法中，吸附的应用以其方便、低成本、高效率、无二次污染等优点被认为是最有发展前途的技术之一。因此，研发人员开发出了各种功能材料用于处理含油废水。具有特殊浸润性的功能材料，如超亲水/超疏油或超疏水/超亲油多孔材料，可选择性地过滤或吸收油水混合物中的油。该类功能性材料已经成功设计制备，并广泛应用于油水分离。但针对这类具有特殊浸润性的功能材料的研究还有待进一步深化。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种用于油水分离的磁性超疏水聚苯乙烯基多孔材料本专利技术的另一个目的是提供一种所述磁性超疏水聚苯乙烯基多孔材料的制备方法。本专利技术提供的磁性超疏水聚苯乙烯基多孔材料，采用苯乙烯、含环氧基烯类单体、交联剂和氨基改性四氧化三铁，在引发剂、水和乳化剂作用下原位聚合制备。具体制备方法步骤如下：S1、氨基改性四氧化三铁的制备，包括步骤：S11、将5-20重量份六水氯化铁分散于50-90重量份有机溶剂中形成透明溶液A；然后将4-20重量份无水乙酸钠和1-10重量份含氨基聚合物分散于溶液A中，在200-1000rpm机械搅拌5-60min，形成均匀混合溶液B；该有机溶剂为乙醇、乙二醇、丙三醇中的一种。所述含氨基聚合物是聚醚胺、聚乙烯亚胺、氨基封端聚二甲基硅氧烷、聚丙烯酰胺和聚多巴胺中的一种。S12、将混合溶液B加入到聚四氟乙烯反应釜中，升温至100-300℃反应4-24h形成黑色产物，再在磁场作用下通过无水乙醇和去离子水清洗数次，制得氨基改性四氧化三铁。S2、将100-3000重量份去离子水加入到10-50重量份苯乙烯、10-50重量份含环氧基烯类单体、10-50重量份交联剂、5-20重量份氨基改性四氧化三铁、1-10重量份引发剂和5-50重量份乳化剂的混合体系中，搅拌乳化5-60min，得到预聚合体系；S3、将预聚合体系升温至40-80℃反应4-24h，将产物先用去离子水、无水乙醇清洗，在40-100℃鼓风干燥8-24h，得到磁性超疏水聚苯乙烯基多孔材料。优选的是，所述含环氧基烯类单体是甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸缩水甘油酯、硬脂酸缩水甘油基酯中的一种。优选的是，所述交联剂为二甲基丙烯酸乙二醇酯、二乙烯基苯、三烯丙基异氰脲酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯中的一种。优选的是，所述乳化剂为span60、span80、Tween20、Tween60、Tween80中的一种。优选的是，所述引发剂为偶氮二异丁腈、过硫酸铵、过硫酸钾、过氧化苯甲酰中的一种。与现有技术相比，本专利技术的有益之处在于：其一、加入的四氧化三铁不仅可以增加多孔材料粗糙结构，还赋予材料磁性响应，使其通过外加磁场控制材料；在外加磁场作用下驱动多孔材料进行自动油水分离。而且通过氨基改性的四氧化三铁与含环氧基烯类单体中的环氧基团发生开环反应，使四氧化三铁与多孔材料骨架结合能力更强，不易分离脱落，使得聚苯乙烯基多孔材料具有稳定持久的超疏水性能。其二、本专利技术的多孔材料具有较高的接触角，持久的油水分离能力，而且具有稳定的微纳米分层结构，能够高通量持续作业。同时具备超疏水和磁性响应特点，可用于食品行业、化学化工行业以及石油行业的油水分离，并且能够在磁性驱动下进行自动油水分离。其三、本专利技术以水为分散介质，聚合制备得到磁性超疏水聚苯乙烯基多孔材料，实验过程简单，易于批量制备；也未使用到有毒有害溶剂，符合环保材料可持续发展趋势。本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本专利技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。附图说明图1是实施例1的氨基改性四氧化三铁的扫描电子显微镜图。图2是实施例1制备的磁性多孔材料的扫描电子显微镜图。图3是实施例1的氨基改性四氧化三铁和磁性多孔材料的红外吸收光谱图。图4是实施例1的磁性超疏水聚苯乙烯基多孔材料的静态接触角。图5是实施例1的磁性超疏水聚苯乙烯基多孔材料模拟油水分离吸油性能测试。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术实施例中涉及的性能测试按以下方法进行：1.扫描电子显微镜图(SEM)采用JSM-7500F扫描电子显微镜对氨基改性四氧化三铁和磁性多孔材料形貌进行分析，加速电压为20.0KV，样品测试前，需进行表面喷金处理。2.红外吸收光谱图(FTIR)采用KBr压片法制样，通过NicoletFTIR6700型傅里叶转换红外光谱仪对氨基改性四氧化三铁和磁性多孔材料进行测试。3.静态接触角(WCA)接触角测试是将液滴滴到材料表面，液滴会停留在材料表面，通过拉普拉斯算法得到水滴的静态疏水角。本次试验采用德国Dataphysics公司的OCA25型测试仪对磁性多孔材料的表面与水的接触角进行测试分析。实施例1一种磁性超疏水聚苯乙烯基多孔材料的制备方法，步骤如下：S1、将8重量份六水氯化铁分散于82重量份乙二醇中，形成透明溶液A；再将7重量份无水乙酸钠和3重量份聚乙烯亚胺分散于溶液A中，在400rpm机械搅拌30min形成均匀混合溶液B。将混合溶液B加入到聚四氟乙烯反应釜中，在200℃反应8h形成黑色产物，再在磁场作用下通过无水乙醇和去离子水清洗数次，制得氨基改性四氧化三铁。S2、将2000重量份去离子水加入到15重量份苯乙烯、10重量份甲基丙烯酸缩水甘油酯、25重量份二乙烯基苯、5重量份氨基改性四氧化三铁、15重量份Span80、5重量份偶氮二异丁腈的混合体系中，在外力作用下机械乳化30min，得到预聚合体系。S3、将预聚合体系在65℃反应8h，将产物用去离子水、无水乙醇清洗之后，再在50℃鼓风干燥24h，制得磁性超疏水聚苯乙烯基多孔材料。实施例2一种磁性超疏水聚苯乙烯基多孔材料的制备方法，步骤如下：S1、将5重量份六水氯化铁分散于50重量份丙三醇中，形成透明溶液A；再将4重量份无水乙酸钠和10重量份聚醚胺分散于溶液A中，在200rpm机械搅拌60min形成均匀混合溶液B。将混合溶液B加入到聚四氟乙烯反应釜中，在100℃反应24h形成黑色产物，再在磁场作用下通过无水乙醇和去离子水清洗数次，制得氨基改性四氧化三铁。S2、将100重量份去离子水加入到10重量份苯乙烯、50重量份甲基丙烯酸缩水甘本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁性超疏水聚苯乙烯基多孔材料的制备方法，其特征在于，由原料苯乙烯单体、含环氧基烯类单体、氨基改性四氧化三铁和交联剂进行原位聚合反应制成。/n

【技术特征摘要】
1.一种磁性超疏水聚苯乙烯基多孔材料的制备方法，其特征在于，由原料苯乙烯单体、含环氧基烯类单体、氨基改性四氧化三铁和交联剂进行原位聚合反应制成。


2.如权利要求1所述的磁性超疏水聚苯乙烯基多孔材料的制备方法，其特征在于，由原料苯乙烯单体、含环氧基烯类单体、氨基改性四氧化三铁和交联剂，在引发剂、水和乳化剂作用下，于40-80℃聚合反应4-24h，得到磁性超疏水聚苯乙烯基多孔材料。


3.如权利要求2所述的磁性超疏水聚苯乙烯基多孔材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、氨基改性四氧化三铁的制备，包括步骤：
S11、将六水氯化铁分散于有机溶剂中形成透明溶液A；然后将无水乙酸钠和含氨基聚合物分散于溶液A中，形成均匀混合溶液B；
S12、将混合溶液B升温至100-300℃反应4-24h形成黑色产物，然后在磁场作用下通过无水乙醇和去离子水清洗，制得氨基改性四氧化三铁；
S2、将去离子水加入到苯乙烯、含环氧基烯类单体、交联剂、氨基改性四氧化三铁、引发剂和乳化剂的混合体系中，搅拌乳化，得到预聚合体系；
S3、将预聚合体系升温至40-80℃聚合反应4-24h，将聚合产物先用去离子水、无水乙醇清洗，在40-100℃鼓风干燥8-24h，得到磁性超疏水聚苯乙烯基多孔材料。


4.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵春霞，黄浩然，郭长远，李云涛，邓诗琴，向东，郭翠翠，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：四川;51