一种磁性聚氨酯水凝胶及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种磁性聚氨酯水凝胶及其制备方法和应用，该磁性聚氨酯水凝胶包括：改性HNT

【技术实现步骤摘要】
一种磁性聚氨酯水凝胶及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及水处理材料
，具体涉及一种磁性聚氨酯水凝胶及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]随着全球工业化的迅速发展，环境污染尤其是水污染问题日益严重。水污染严重危害到生态环境和人体健康，尤其工业废水，其中含有大量的重金属离子，例如铬、铅、铜、锌等。这些重金属离子不仅会导致土壤生态系统退化，还会污染地下水，并通过食物链等途径危及人体健康。因此，如何治理重金属污染是目前水污染研究的热点。
[0003]水凝胶是一种软、湿的三维网状高分子材料，由于高分子链之间存在交联点，整体不溶不熔，是一种能够在水中吸水溶胀且保持一定形状的高分子材料。水凝胶具有较高的比表面积和多孔结构，能够吸附重金属离子，可用于治理水体的重金属污染。
[0004]但单一聚合物的水凝胶还存在着两个不足，一是其对重金属离子的吸附能力有限，在实际运用中吸附效果往往并不理想；二是其在溶胀状态下的机械性能不足，脆弱易破损，往往不能在水体中形成稳定的网络结构，其在溶胀状态下的机械性能还有待提高。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种磁性聚氨酯水凝胶及其制备方法和应用，通过引入改性纳米HNT
‑
Fe3O4，对水性聚氨酯改性，改善其对重金属离子的吸附能力；同时以乳液聚合的方法，将丙烯酰胺在改性水性聚氨酯中聚合，解决了单一聚合物机械性能不足，溶胀性能差的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]一种磁性聚氨酯水凝胶，包括5～15质量份的改性纳米HNT
‑
Fe3O4、40～80质量份的多异氰酸酯和50～100质量份的聚醚多元醇。
[0008]在本专利技术的一个实施例中，还包括丙烯酰胺，所述丙烯酰胺的质量份为80～150份。
[0009]在本专利技术的一个实施例中，还包括如下质量份的组分：
[0010][0011][0012]在本专利技术的一个实施例中，所述聚醚多元醇为聚丙二醇、聚四氢呋喃二醇、聚乙二醇中的一种或多种的组合；所述多异氰酸酯为异氟尔酮二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、1,6己基二异氰酸酯、四甲基环己基甲烷二异氰酸酯中的一种或多种的组合。
[0013]在本专利技术的一个实施例中，所述亲水扩链剂为二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸中的一种或多种的组合；所述小分子扩链剂为1,4丁二醇、乙二醇、甲基丙二醇、新戊二醇中的一种或多种的组合。
[0014]在本专利技术的一个实施例中，所述交联剂为三羟甲基丙烷、季戊四醇和甘油中的一种或多种的组合。
[0015]在本专利技术的一个实施例中，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、有机铋中的一种或多种的组合。
[0016]在本专利技术的一个实施例中，所述改性HNT
‑
Fe3O4包括如下质量份的组分：埃洛石0.1～1份，氯化铁0.1～1份，硫酸亚铁0.1～1份，氨水5～10份。
[0017]本专利技术还提供一种磁性聚氨酯水凝胶的制备方法，包括如下步骤：
[0018]S1改性HNT
‑
Fe3O4的制备：将埃洛石加入去离子水中，室温下超声分散后添加氯化铁和硫酸亚铁，加热搅拌使铁离子吸附到埃洛石上，加入氨水反应并沉淀后离心，用蒸馏水反复洗涤并真空干燥得改性HNT
‑
Fe3O4。
[0019]S2聚氨酯预聚体的制备：将聚醚多元醇、多异氰酸酯混合均匀，反应2～3h后加入亲水扩链剂、小分子扩链剂、交联剂和催化剂，继续反应2
‑
3h，得到聚氨酯预聚体；
[0020]S3聚氨酯乳液的制备：在得到的聚氨酯预聚体中加入改性HNT
‑
Fe3O4，反应0.5
‑
1.5h后加入中和剂，中和反应后加入冰水混合乳化，得到改性聚氨酯乳液；
[0021]S4磁性聚氨酯水凝胶的制备：在制得的聚氨酯乳液中，加入丙烯酰胺、一缩二乙二醇双酯和过硫酸铵，搅拌反应后真空干燥，即得磁性聚氨酯水凝胶。
[0022]本专利技术还提供如上述所述的磁性聚氨酯水凝胶在吸附重金属离子方面的应用。
[0023]本专利技术通过在水性聚氨酯水凝胶中引入改性纳米HNT
‑
Fe3O4，制备了磁性聚氨酯水凝胶，大大改善了水凝胶对重金属离子的吸附能力。同时，针对单一聚合物水凝胶存在的机械性能不足、溶胀性能差以及吸附重金离子能力有限的问题，在聚氨酯水凝胶中引入丙烯酰胺，以乳液聚合的方法，将丙烯酰胺在改性水性聚氨酯中聚合，形成聚丙烯酰胺网络与聚氨酯网络互穿的结构，一方面提高了水凝胶在溶胀状态时的机械强度，解决了其溶胀性能差的问题，另一方面还为重金属离子与聚丙烯酰胺链段上的氨基反应提供了场所，进一步提高了水凝胶对重金属离子的吸附能力。
附图说明
[0024]图1为本专利技术实施例及对比例不同水凝胶溶胀率随时间变化关系体；
[0025]图2为本专利技术实施例及对比例不同水凝胶对Cu
2+
的去除率随时间变化关系图。
具体实施方式
[0026]下面结合实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步阐述。
[0027]以下通过特定的具体实施例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。还应当理解，本专利技术实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本专利技术的保护范围。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件，或者按照各制造商所建议的条件。
[0028]当实施例给出数值范围时，应理解，除非本专利技术另有说明，每个数值范围的两个端点以及两个端点之间任何一个数值均可选用。除非另外定义，本专利技术中使用的所有技术和科学术语与本
的技术人员对现有技术的掌握及本专利技术的记载，还可以使用与本专利技术实施例中所述的方法、设备、材料相似或等同的现有技术的任何方法、设备和材料来实现本专利技术。
[0029]注意，如没有特别说明，本文中描述所示的“％”和“份”分别是指“质量％”和“质量份”。
[0030]本专利技术提供一种磁性聚氨酯水凝胶，该磁性聚氨酯水凝胶包括改性纳米HNT
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Fe3O4、多异氰酸酯和聚醚多元醇，通过在水性聚氨酯水凝胶中引入改性纳米HNT
‑
Fe3O4，使聚氨酯水凝胶具有磁性，增加其对重金属离子的吸附能力。水凝胶具有保水和吸水的能力，在水中能够吸水溶胀形成具有较高的比表面积的三维网状结构，从而能够用于吸附水中的重金属离子。而改性纳米HNT
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Fe3O4对重金属离子具有很好的吸附能力，将其加入到水凝胶中，能够大大力高水凝胶对重金属离子的吸附能力。
[0031]在一具体实施例中，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磁性聚氨酯水凝胶，其特征在于，包括5～15质量份的改性纳米HNT
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Fe3O4、40～80质量份的多异氰酸酯和50～100质量份的聚醚多元醇。2.根据权利要求1所述的磁性聚氨酯水凝胶，其特征在于，还包括丙烯酰胺，所述丙烯酰胺的质量份为80～150份。3.根据权利要求2所述的磁性聚氨酯水凝胶，其特征在于，还包括如下质量份的组分：4.根据权利要求1所述的磁性聚氨酯水凝胶，其特征在于，所述聚醚多元醇为聚丙二醇、聚四氢呋喃二醇、聚乙二醇中的一种或多种的组合；所述多异氰酸酯为异氟尔酮二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、1,6己基二异氰酸酯、四甲基环己基甲烷二异氰酸酯中的一种或多种的组合。5.根据权利要求3所述的磁性聚氨酯水凝胶，其特征在于，所述亲水扩链剂为二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸中的一种或多种的组合；所述小分子扩链剂为1,4丁二醇、乙二醇、甲基丙二醇、新戊二醇中的一种或多种的组合。6.根据权利要求3所述的磁性聚氨酯水凝胶，其特征在于，所述交联剂为三羟甲基丙烷、季戊四醇和甘油中的一种或多种的组合。7.根据权利要求3所述的磁性聚氨酯水凝胶，其特征在于，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、有机铋中的一种或多种的组合。8.根据权利要求1所述的磁性聚氨酯水凝胶，其特征在于，所述改性纳米HNT
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【专利技术属性】
技术研发人员：戴家兵，刘辉，朱保凌，李维虎，闫成成，赵曦，
申请(专利权)人：合肥科天水性科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：