一种双亲性聚氨酯海绵及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种双亲性聚氨酯海绵及其制备方法，属于聚氨酯材料技术领域。本发明专利技术使用海藻酸钠和氯化钙反应生成的海藻酸钙凝胶对聚氨酯海绵进行改性，制备得的聚氨酯海绵既具备聚氨酯海绵良好的拉升断裂强力、耐摩擦性能等优良物理性能，且能够对水和油都有较好的亲和性的高分子复合材料，在清洁和化工领域可以起到良好去污作用，扩大了聚氨酯海绵的应用范围。

【技术实现步骤摘要】
一种双亲性聚氨酯海绵及其制备方法
本专利技术涉及一种双亲性聚氨酯海绵及其制备方法，属于聚氨酯材料

技术介绍
聚氨酯PU全称聚氨基甲酸酯，是一种高分子化合物，主要分为聚酯型聚氨酯和聚醚型聚氨酯两大类。根据功能又可将聚氨酯分为聚氨酯塑料(以泡沫材料为主)、聚氨酯橡胶以及弹性体、聚氨酯纤维(又称为氨纶)。其中，聚酯海绵是一种具有高孔隙率、大比表面积的泡沫材料，更有利于油性液体的储存、吸附和回收，而且生产简易、弹性好、价格低廉、环境友好，是理想的清洁类材料。近年来，国内外不乏学者对聚氨酯材料进行一定的改性设计，如高分子自组装、接枝技术、碳纳米管改性等不同的方法赋予其吸油、吸水性。通过使用高分子自组装技术，制备出具有不同功能单元的多层次结构新材料是一种更为有效的途径，使用该方法形成的高分子聚集体对推进高分子材料特殊功能的控制以及新材料的设计都具有着重要的作用。FengJiang等人以稻草纤维素为原料，制备出一种经三乙氧基硅烷气相沉积改性后的超轻多孔气凝胶，能够吸收139～356倍的非极性碳氢化合物、极性溶剂和油脂并能有选择性的取出和回收石油。V.T.Bui等人研究了使用等离子体处理二氧化硅-聚氨酯，并优化了实现超两亲性的条件，设计出一种具有双亲性的等离子体处理后的纳米球状聚二甲基硅氧烷(PDMS)。但是现有的方法比较复杂且原料成本较高，因此，寻找一种制备方法简便且能够形成良好双亲性能的聚氨酯海绵对于清洁领域至关重要。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供了使用海藻酸钙凝胶改性的聚氨酯海绵及其制备方法，本专利技术制备得的聚氨酯海绵既具备聚氨酯海绵良好的拉升断裂强力、耐摩擦性能等优良物理性能，且能够对水和油都有较好的亲和性的高分子复合材料，在清洁和化工领域可以起到良好去污作用，扩大了聚氨酯海绵的应用范围。本专利技术的第一个目的是提供一种双亲性聚氨酯海绵的制备方法，所述方法为：将清洗后的聚氨酯海绵浸泡在海藻酸钠溶液中，之后将氯化钙溶液滴加至上述溶液中，其中，氯化钙和海藻酸钠的质量比为5～25:1，并在50～90℃下反应6h，冷却后取出改性后的聚氨酯海绵，清洗、干燥即可得到双亲性聚氨酯海绵。在本专利技术的一种实施方式中，所述清洗后的聚氨酯海绵是指将聚氨酯海绵在乙醇溶液超声清洗4h，目的是清除表面的有机残余物和油脂，再将其用去离子水进行清洗，并使用70℃恒温烘箱将其烘干。在本专利技术的一种实施方式中，所述海藻酸钠溶液的浓度为1.0～3.0wt％，优选1.0～2.0wt％，更优选1.0wt％。在本专利技术的一种实施方式中，所述氯化钙溶液的浓度为1.0～5.0wt％，优选3.0wt％。在本专利技术的一种实施方式中，所述聚氨酯海绵和海藻酸钠的质量比为1:1～6。在本专利技术的一种实施方式中，所述干燥要求挤压海绵后不会有液体流出。在本专利技术的一种实施方式中，所述反应的温度优选60℃。在本专利技术的一种实施方式中，所述干燥的温度为45～70℃，优选45℃。在本专利技术的一种实施方式中，所述清洗后干燥中的清洗是指去离子水中超声波辅助清洗。本专利技术的第二个目的是提供上述双亲性聚氨酯海绵的制备方法制备得到的双亲性聚氨酯海绵。本专利技术的第三个目的是包含上述双亲性聚氨酯海绵的清洁工具。本专利技术的第四个目的是提供上述双亲性聚氨酯海绵在环境、化工和清洁领域的应用。本专利技术相对于现有技术，具有以下的优点和效果：(1)本专利技术方法通过利用海藻酸钠与氯化钙形成的海藻酸钙凝胶对聚氨酯海绵进行改性，使得其亲油和亲水性能得到了极大的提升，能够在1s之内完全吸收水和油，具备优异的双亲性能。(2)本专利技术制备得到的改性聚氨酯海绵具有优异的储油吸油能力，较改性前的储油能力提升了1～2倍，能够广泛用在清洁和化工领域。此外，本专利技术的改性聚氨酯海绵的拉升断裂能力也得到了一定的提升，拓宽了应用场景。(3)本专利技术方法简单且使用的材料更易获得，能够大大降低成本，有利于工业化应用。附图说明图1实施例1中浓度为1％的海藻酸钠处理后的聚氨酯海绵对水的接触角测定结果，其中，A为水滴刚接触时的状态，B为接触10s后液滴的状态。图2实施例1中浓度为2％的海藻酸钠处理后的聚氨酯海绵对水的接触角测定结果，其中，A为水滴刚接触时的状态，B为接触10s后液滴的状态。图3实施例1中浓度为3％的海藻酸钠处理后的聚氨酯海绵对水的接触角测定结果，其中，A为水滴刚接触时的状态，B为接触10s后液滴的状态。图4实施例1制备得到的聚氨酯海绵的SEM图，其中，a为浓度为1％的海藻酸钠改性得到的聚氨酯海绵，b为浓度为2％的海藻酸钠改性得到的聚氨酯海绵、c为浓度为3％的海藻酸钠改性得到的聚氨酯海绵。具体实施方式(1)填料表面X射线光电子能谱分析：使用SU1510扫描电子显微镜(SEM)观察，分析整理前后聚氨酯海绵表面形态的变化。(2)聚氨酯材料的吸水性能表征：将切割后的聚氨酯海绵或改性聚氨酯样品平整地贴在载玻片上，使用JC2000DS1型动态接触角测量仪测试其表面与去离子水的动态接触角。液滴体积为5μL，液滴与聚氨酯材料接触10s后拍照，然后使用五点拟合法检测出接触角，每块聚氨酯取5个不同的测量点进行测量，并求出平均值。(3)聚氨酯材料的吸油性能表征：对改性后的聚氨酯海绵块的吸油能力进行评估，裁剪出10mm×10mm×10mm的聚氨酯海绵块5块，使用接触角测量仪，分别测得其表面蓖麻油的接触角大小，并观察其吸油和储存油脂的能力。已知蓖麻油是脂肪酸的三甘油酯，平均分子量在290-300之间。(4)改性聚氨酯材料的储油能力表征：分别使用丙三醇、蓖麻油、环己烷作为检测试剂，将改性聚氨酯样品进行测试。将海绵剪成2cm×1cm×1cm的长条并称重，将改性聚氨酯样品分别浸渍在装有丙三醇、蓖麻油以及环己烷的烧杯中60s，将浸泡后的样品去除放置在铁丝网上控干流出的液体，待无液体滴落后，将其称重并减去未浸泡前改性聚氨酯海绵的重量，所得到的差值即为改性聚氨酯所吸收的油的质量。(5)拉伸断裂强力的测定：根据GB/T3923.1-1997_织物断裂强力和断裂伸长率的测定_条样法来测定。试剂来源：聚氨酯海绵：AR级，购自东莞台鑫研磨材料有限公司；乙醇(95％)、氢氧化钾(3wt％)、环己烷、氯化钙(4wt％)、海藻酸钠(AR)、丙三醇(AR)、蓖麻油(AR)均购自国药集团化学试剂有限公司。下面结合实施例对本专利技术作进一步的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例1称取四份重量为1g的聚氨酯海绵，使用乙醇超声清洗后，用去离子水清洗后烘干，分别浸入到200mL浓度为0％、1.0％、2.0％、3.0％(质量分数)的海藻酸钠溶液中，之后分别滴加加入8mL3wt％的氯化钙溶液，将混合物放入到60℃的恒温水浴锅中加热6h，冷却至室温，之后将改性后的海绵取出后，使用去离子水进行超声清洗，45℃下烘箱干燥12h(挤压海绵后不会有液体流出)。使用接触本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双亲性聚氨酯海绵的制备方法，其特征在于，所述方法为：将清洗后的聚氨酯海绵浸泡在海藻酸钠溶液中，之后将氯化钙溶液滴加至上述溶液中，其中，氯化钙和海藻酸钠的质量比为5～25:1，并在50～90℃下反应6h，冷却后取出改性后的聚氨酯海绵，清洗、干燥即可得到双亲性聚氨酯海绵。/n

【技术特征摘要】
1.一种双亲性聚氨酯海绵的制备方法，其特征在于，所述方法为：将清洗后的聚氨酯海绵浸泡在海藻酸钠溶液中，之后将氯化钙溶液滴加至上述溶液中，其中，氯化钙和海藻酸钠的质量比为5～25:1，并在50～90℃下反应6h，冷却后取出改性后的聚氨酯海绵，清洗、干燥即可得到双亲性聚氨酯海绵。


2.根据权利要求1所述的一种双亲性聚氨酯海绵的制备方法，其特征在于，所述海藻酸钠溶液的浓度为1.0～3.0wt％。


3.根据权利要求1或2所述的一种双亲性聚氨酯海绵的制备方法，其特征在于，所述氯化钙溶液的浓度为1.0～5.0wt％。


4.根据权利要求1～3任一所述的一种双亲性聚氨酯海绵的制备方法，其特征在于，所述聚氨酯海绵和海藻...

【专利技术属性】
技术研发人员：张丹，王子璇，胡懿鑫，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32