一种本征型超疏水整体动态共价聚亚胺气凝胶的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种本征型超疏水整体动态共价聚亚胺气凝胶的制备方法，选择了带有三氟甲基的二元胺单体，以及对苯二甲醛(TA)、交联剂三(2

【技术实现步骤摘要】
一种本征型超疏水整体动态共价聚亚胺气凝胶的制备方法
[0001]

[0002]本专利技术涉及动态高分子材料的合成
，更具体地说，是一种本征型超疏水整体动态共价聚亚胺气凝胶的制备方法。

技术介绍

[0003]气凝胶是一种含有密闭空气分子的多孔材料，具有极低密度、高孔隙率和高比表面积的特点，可用于溢油吸附回收、保温隔热、隔音降噪等。然而，传统的有机多孔气凝胶材料生产需要消耗大量化石燃料，使用结束丢弃后既导致原料资源浪费，也会造成环境污染难题。因此，使用生物基或可循环回收方法制备气凝胶材料开始引起科研工作者的广泛关注。值得注意的是，通过引入动态共价键结构，可构建完全可回收的气凝胶材料，为可持续循环经济提供重要手段。另外，利用选择性动态共价键进行解聚，原料单体或预聚体可被回收再构建新的气凝胶网络，理想情况下不会损失气凝胶的品质。
[0004]基于动态亚胺键体系的气凝胶材料近几年已开始报道，其中我们课题组近期授权专利“可回收的多功能性动态共价聚合物气凝胶材料及其制备方法和应用”（CN113402764A），其研究结果表明该类结构气凝胶具有质轻、高强、柔韧性好、压缩回弹性优等特点，同时还具有可修复性，高的吸声系数和低导热系数等功能。但是，由于使用动态的亚胺共价键，其本征型材料的接触角和疏水性还不够理想，从而在油水分离效果方面会受到影响。因此，围绕本征型聚亚胺气凝胶进行疏水效果改性研究具有重要意义。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种本征型超疏水整体动态共价聚亚胺气凝胶的制备方法，主要利用Schiff反应和含氟基团制备具有交联网络结构的聚亚胺气凝胶多孔材料。
[0006]为了实现上述目的，获得比现有本征型聚亚胺气凝胶材料性能更为优异的疏水性能，本专利技术在原有聚亚胺气凝胶体系的基础上做出改进，选择含氟基团的二胺单体作为反应单体。
[0007]本专利技术所述的一种本征型超疏水整体动态共价聚亚胺气凝胶的制备，工艺分三步如下：步骤S1：一定温度下，将对苯二甲醛TA完全溶解在有机溶剂中，然后将至少一种含有三氟甲基的二元胺单体A加入后充分搅拌反应一定时间，基于氨基和醛基的高反应活性，得到醛基封端的聚亚胺预聚体。
[0008]步骤S2：在步骤S1得到的预聚体中加入含有三胺基官能团的交联剂单体三(2
‑
氨基乙基)胺(TERN)，搅拌反应得到含有三氟甲基的动态共价聚亚胺湿凝胶体系，倒入敞口容器中。其中，所述的对苯二甲醛TA、含氟二元胺单体A、三胺交联剂TREN单体的物质的量关系
为：2n
TA
=2n
A
+3n
TREN.
步骤S3：将步骤S2得到的动态共价交联聚亚胺湿凝胶，分别进行老化和冷冻干燥处理得到具有超疏水、可回收特性的聚亚胺气凝胶体系。
[0009]其中步骤S1中所述的一定温度为0~80 ℃；所述的一定时间为0~10 h。
[0010]步骤S1中所述的有机溶剂为N
‑
甲基吡咯烷酮、N,N
‑
二甲基甲酰胺、N,N
‑
二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、乙酸乙酯中的一种或几种混合。
[0011]步骤S1中所述的含有三氟甲基的二元胺单体为1,4
‑
双(4
‑
氨基
‑2‑
三氟甲基苯氧基)苯(6FAPB)、2,2'
‑
二(三氟甲基)
‑
(1,1'
‑
二苯基)
‑
4,4'
‑
二胺(TFMB)、9,9
‑
双(3
‑
氟
‑4‑
氨基苯基)芴基(FFDA)、2,2'
‑
双(三氟甲基)
‑
4,4'
‑
二氨基苯基醚(6FODA)、2,2
‑
双(4
‑
(4
‑
氨基苯氧基)苯基)六氟丙烷、2,2
‑
双(4
‑
氨基苯基)六氟丙烷中至少一种混合而成。
[0012]步骤S2中所述的三胺基官能团交联剂单体为三(2
‑
氨基乙基)胺(TERN)。
[0013]步骤S3中所述的老化处理时间为5 h ~ 168 h，老化处理温度为0 ℃ ~ 60 ℃。
[0014]步骤S3中所述的冷冻干燥温度为
‑
110 ℃ ~ 0 ℃处理时间为1 h ~ 72 h。
[0015]由上述技术方案，并与已有技术相比，本专利技术的有益效果体现在：1、因为亚胺基团在水中能发生解离和缩合平衡，而本专利技术采用的具有较低表面能的含氟二胺单体，在无需添加外加表面改性剂情况下，可显著提升本征型聚亚胺气凝胶材料的疏水性能，有效改善油水分离使用效果。
[0016]2、本专利技术设计制备的动态聚亚胺有机气凝胶材料，不仅自身具有油水分离、隔热保温等性能，而且基于动态的亚胺共价键，能解决一般气凝胶材料的难降解、不可回收利用性对环境造成的二次污染影响。
[0017]附图说明
[0018]图1所示是实施例1中湿凝胶的拍摄照片图。
[0019]图2所示是实施例1中冷冻干燥后干凝胶的拍摄照片图。可以看出，制备的气凝胶密度很低，计算值约为230 mg/cm3.图3所示是实施例1中冷冻干燥后干凝胶的红外光谱结构图。可以看出，在波数1625 cm
‑1处有明显的
‑
C=N
‑
的伸缩振动吸收峰，1697 cm
‑1为醛基中C=O的振动吸收峰，1047 cm
‑1为C
‑
F基团的特征峰，表示成功引入氟元素进入本征型聚亚胺气凝胶体系。
[0020]图4所示是实施例1中冷冻干燥后气凝胶的承受重力图。可以看出，质量为76 mg或192 mg的气凝胶正面和侧面都可以承受自身重力3000倍左右的物品 (300 g)，具有较高的机械强度。
[0021]图5所示是实施例1中冷冻干燥后气凝胶的接触角大小测试图以及随时间增加的接触角大小变化情况。可以看出，接触角大小高达136
°
，同时随着时间增加，接触角大小变化不大，仍然具有高疏水性。
[0022]图6所示是实施例1中冷冻干燥后的气凝胶吸附有机溶剂正己烷的吸附效果图。可以看出，上层被苏南红III染色的正己烷有机溶剂可以被含氟聚亚胺气凝胶快速、有效吸附。
[0023]具体实施方式
[0024]下面通过实施例对本专利技术进行进一步阐述，以使本专利技术的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本专利技术的保护范围做出更为清楚明确的界定。
[0025]实施例1：步骤S1：在25 ℃温度下，将0.5 g对苯二甲醛TA完全溶解在有机溶剂中，然后将0.310 g二元胺单体1,4
‑
双(4
‑
氨基
‑2‑
三氟甲基苯氧基)苯加入本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种本征型超疏水整体动态共价聚亚胺气凝胶的制备方法，其特征在于以下步骤：步骤S1：一定温度下，将对苯二甲醛TA完全溶解在有机溶剂中，然后将至少一种含有三氟甲基的二元胺单体A加入后充分搅拌反应一定时间，基于双官能团胺基和醛基的高反应活性，可得到醛基封端的聚亚胺预聚体；步骤S2：在步骤S1得到的预聚体中加入含有三胺基官能团的交联剂单体三(2
‑
氨基乙基)胺(TERN)，搅拌反应得到含有三氟甲基的动态共价聚亚胺湿凝胶体系，倒入敞口容器中；其中，所述的对苯二甲醛TA、二元胺单体A、三胺基交联剂单体物质的量关系为：2n
TA
=2n
A
+3n
TREN
；步骤S3：将步骤S2得到的动态共价交联聚亚胺湿凝胶，分别进行老化和冷冻干燥处理得到具有超疏水、可回收特性的聚亚胺气凝胶体系。2. 根据权利要求1所述的一种本征型超疏水整体动态共价聚亚胺气凝胶的制备方法，其特征在于步骤S1中所述的一定温度为0~80 ℃；所述的一定时间为0~10 h。3.根据权利要求1所述的一种本征型超疏水整体动态共价聚亚胺气凝胶的制备方法，其特征在于步骤S1中所述的有机溶剂为N
‑
甲基吡咯烷酮、N,N
‑
二甲基甲酰胺、N,N
‑
二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、乙酸乙酯中的一种或几种混合。4.根据权利要求1所述的一种本征型超疏水整体动态共价聚亚胺气凝胶的制...

【专利技术属性】
技术研发人员：宇平，颜徐州，张东恩，汪贵梅，彭中，贾子辰，
申请(专利权)人：江苏海洋大学，
类型：发明
国别省市：