一种液体弹珠造孔-原位表面嵌入制备光热抗粘附海绵的方法及其制备的海绵技术

本发明专利技术属环保功能材料制备技术领域，为克服现有吸油海绵制备中工艺技术海绵孔径不可调控、耐用性差和价格贵等缺陷。提供一种液体弹珠造孔

【技术实现步骤摘要】
一种液体弹珠造孔
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原位表面嵌入制备光热抗粘附海绵的方法及其制备的海绵


[0001]本专利技术属于环保功能材料的制备
，具体涉及一种液体弹珠造孔
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原位表面嵌入制备光热抗粘附海绵的方法及其制备的海绵。

技术介绍

[0002]原油作为至关重要的自然资源，极大地改善了人类的生活质量。然而，无论是偶发性的海上溢油事件还是常年进行的船舶排污，都对海洋环境造成了巨大的影响和威胁。近几十年来，研究人员已经研制了多种类型的吸附剂用于处理含油废水。然而，常温下普通的吸附剂只对低粘度的油污有效，对于高粘度油污(例如原油)的吸附效率则极低。另一方面，为应对日益减少的轻质原油储量，未来人类对重质原油的开釆需求将会逐步增加。
[0003]由于原油粘度大，且重质原油又具有非流动性，因此存在额外的开采和运输问题。根据原油的温敏性，光热、磁热、电热等热效应己经被广泛研究并得到应用，因此将具有热效应的纳米材料与普通吸附剂相集成，利用吸附剂的热效应来改变原油的流变性质，从而大幅度提髙吸附速率。而太阳光作为一种可再生且源源不断的清洁能源，受到学术界以及工业领域的广泛关注。
[0004]申请号为202110636341.8，专利技术名称为一种可处理粘性原油的超疏水光热吸附材料及其制备方法，公开日为2021.08.31的专利技术专利，该专利中公开了一种可处理粘性原油的超疏水光热吸附材料及其制备方法。该方法以苯胺为单体，过硫酸铵作为氧化剂，掺杂酸选用全氟辛酸，使用PDMS作为粘结剂，以多孔密胺海绵为基材，采用原位化学氧化聚合法和PDMS浸泡法合成具有超疏水光热转换性能的聚苯胺复合材料。但是此方法以多孔海绵为基材，孔结构不可调控，导致分离效率和通量受到一定的限制。
[0005]申请号为202110254424.0，专利技术名称为一种具有光热效应的超疏水棉料及其制备方法、应用，公开日为2021.07.06的专利技术专利，该专利中公开了一种具有光热效应的超疏水棉材料及其制备方法与应用。该方法通过对多羟基碳纳米管(CNT)进行超疏水改性，之后在CNT上负载TEOS和HDTMS，经过的水解、缩合等一系列反应，烘干之后得到超疏水纳米颗粒；再利用PDMS优异的粘合性将其粘附在棉材料上，得到具有光热效应的超疏水棉材料。但是此方法存在碳纳米管与棉材料结合不牢固，导致多孔材料耐用性差的问题。
[0006]申请号为201910174010.X，专利技术名称为一种具有光热响应性的油水分离材料的制备方法，公开日为2020.06.30的专利技术专利，该专利中公开了一种具有光热响应性的油水分离材料的制备方法，包括：1)合成丙烯酰胺与丙烯腈的共聚物；2)制备还原氧化石墨烯；3)将共聚物和还原氧化石墨烯混合到溶剂中得到纺丝液，通过静电纺丝制得成品。此方法采用静电纺丝法，制备成本高。

技术实现思路

[0007]本专利技术为了克服现有制备吸油海绵过程中存在的工艺技术复杂、耐用性差、孔结
构不可调控导致分离效率和通量受限，且存在原油粘附性差等问题，提供了一种液体弹珠造孔
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原位表面嵌入制备光热抗粘附海绵的方法及其制备的海绵。本专利技术采用液体弹珠造孔
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原位表面嵌入法制备光热抗粘附海绵，该方法简单易行、无污染。所得光热抗粘附海绵孔径可调节、内部结构稳定、高耐压、可重复利用。并且采用原位嵌入的方法，可以使修饰物牢固的束缚在海绵上。
[0008]本专利技术由如下技术方案实现的，一种液体弹珠造孔
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原位表面嵌入制备光热抗粘附海绵的方法，用具有光热效应的固体疏水纳米粒子与液体通过滚动法形成固
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液杂化液体弹珠，PDMS和固化剂混合得到前驱液，加入异丙醇改变前驱液的黏度，将液体弹珠转移到前驱液上，然后控制固化温度使得液体弹珠破裂从而完成造孔，释放的固体纳米材料嵌入前驱体内部，利用光致发热效应和表面抗粘附化学修饰的协同效应，得到孔结构可调、可重复利用的光热抗粘附海绵Ag/PDMS海绵；其中：固体疏水纳米粒子为银、聚吡咯或石墨烯中的一种或任意两种以任意比例混合的混合物；液体为水、乙二醇或海藻酸钠水溶液。
[0009]具体方法为：（1）液体弹珠的制备：对纳米粒子进行疏水化处理，然后将疏水纳米粒子平铺于基底上，用微量进样器吸取液体，将液体滴涂于铺满疏水纳米粒子的基底上，通过滚动使疏水粒子自主包覆液滴，形成液体弹珠；（2）配制前驱液：PDMS与固化剂按质量比为1∶0.1混合，按照PDMS与异丙醇的质量比为1:0.05
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0.3，加入体积浓度为20
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30％的异丙醇，漩涡混合器混合2 min，2Pa真空泵抽真空5 min即为前驱液；（3）制备光热抗粘附海绵：1g步骤（2）所制备的前驱液滴涂于玻璃片上，将步骤（1）所制备的液体弹珠转移至前驱液上，静置3
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5 min液体弹珠沉降下去后，30
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90℃恒温烘箱中固化2
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3h，即得光热抗黏附海绵。
[0010]步骤（1）中纳米粒子进行疏水化处理的具体方法为：1g纳米粒子与254μL十八烷基三氯硅烷、15ml正己烷混合，超声20min后静置2 h，8000 r/min离心分离，50℃真空干燥2h得到疏水性纳米粒子；疏水性纳米粒子与液体的质量体积比为1：1
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8g/μL；滚动次数为10
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20次。
[0011]进一步的，滚动次数为10次，或15次，或20次。
[0012]步骤（1）中液体为海藻酸钠水溶液，溶液浓度为2 wt％，纳米离子为聚吡咯，疏水性纳米粒子与液体的质量体积比为1：5g/μL。
[0013]步骤（2）中PDMS与异丙醇的质量比为1:0.05。
[0014]步骤（3）中按照PDMS与液体弹珠的质量比为0.9
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1.2，将液体弹珠转移至前驱液中。
[0015]本专利技术还提供了利用上述制备方法所获得的光热抗粘附海绵。
[0016]本专利技术还提供了所述光热抗粘附海绵在吸附脱除高粘度、抗流动性的重油污染中的应用。
[0017]本专利技术所采用的固化剂为常规市售道康宁Sylgard 184 PDMS中配套的固化剂。
[0018]与现有技术相比，本专利技术液体弹珠是将固体纳米材料包裹在液滴表面形成具有一定机械强度的固
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液杂化材料，其内部负载大量气体，通过升温，气体能够打破液体弹珠、释
放至高分子前驱体完成造孔，通过实验验证发现发泡造孔将纳米材料嵌入海绵骨架表面平衡海绵材料机械强度和机械弹性是可行的。将纳米材料嵌入海绵内部可以将修饰物牢固的镶嵌在PDMS表面，增强其耐用性。利用光致发热效应和表面抗粘附化学修饰的协同效应，制备得到Ag/PDMS海绵可用于清理高粘度，抗流动性的重油污染。
附图说明
[0019]图1为滚动法制备的PPy液体弹珠的粒径分布及实物图；图中：a为PPy液体弹珠实物图；b为PPy液体弹珠的粒径分布图；图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种液体弹珠造孔
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原位表面嵌入制备光热抗粘附海绵的方法，其特征在于：用具有光热效应的固体疏水纳米粒子与液体通过滚动法形成固
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液杂化液体弹珠，PDMS和固化剂混合得到前驱液，加入异丙醇改变前驱液的黏度，将液体弹珠转移到前驱液上，然后控制固化温度使得液体弹珠破裂从而完成造孔，释放的固体纳米材料嵌入前驱体内部，利用光致发热效应和表面抗粘附化学修饰的协同效应，得到孔结构可调、可重复利用的光热抗粘附海绵；其中：固体疏水纳米粒子为银、聚吡咯或石墨烯中的一种或任意两种以任意比例混合的混合物；液体为水、乙二醇或海藻酸钠水溶液。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：具体方法为：（1）液体弹珠的制备：对纳米粒子进行疏水化处理，然后将疏水纳米粒子平铺于基底上，将液体滴涂于铺满疏水纳米粒子的基底上，通过滚动使疏水粒子自主包覆液滴，形成液体弹珠；（2）配制PDMS前驱液：PDMS与固化剂按质量比为1∶0.1混合，按照PDMS与异丙醇的质量比为1:0.05
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0.3，加入体积浓度为20
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30％的异丙醇，漩涡混合器混合2 min，2Pa真空泵抽真空5 min即为前驱液；（3）制备光热抗粘附海绵：1g步骤（2）所制备的PDMS前驱液滴涂于模具内，将步骤（1）所制备的液体弹珠转移至前驱液上，静置3
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5 min液体弹珠沉降下去后，30
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【专利技术属性】
技术研发人员：潘子鹤，豆叶帆，吴海斌，成怀刚，
申请(专利权)人：山西大学，
类型：发明
国别省市：