一种高吸收容量的疏水吸油海绵的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高吸收容量的疏水吸油海绵的制备方法，包括以下步骤：将煤焦油用有机溶剂溶解，加入马来酸酐在高温下反应，加入多氨基化合物，在高温下反应，去除溶剂后洗涤固体；将洁净的三聚氰胺海绵浸入末端亲电基硅烷偶联剂稀释后的溶液中，加热回流；取出海绵，洗涤后干燥；将海绵浸入重新溶解的固体溶液中，加热回流；取出海绵，洗涤后干燥，得到疏水吸油海绵。煤焦油修饰的海绵具有强疏水性，对油类和有机溶剂饱和吸附量达74～187g/g,化学稳定性好，能够有效地分离油/有机溶剂和水。该海绵采用成本低廉的煤焦油作为修饰剂，能够大规模生产，在溢油处理避免重大事故以及回收油/有机溶剂方面应用潜力巨大。油/有机溶剂方面应用潜力巨大。

【技术实现步骤摘要】
一种高吸收容量的疏水吸油海绵的制备方法


[0001]本专利技术属于功能性材料与油水分离领域，具体涉及一种高吸收容量的疏水吸油海绵的制备方法。
技术背景
[0002]由于石油和有机溶剂泄漏事故频繁发生，这对环境和生态系统造成了严重影响。许多传统的吸油剂已被广泛用于溢油清理，包括(1)天然无机物，如活性碳、沸石、粘土和硅藻土；(2)天然有机物或生物基材料，如棉纤维和稻壳、木棉纤维和甘蔗渣。天然无机材料的特点是吸油能力低、油/水选择性差和浮力低。天然有机材料对溢出油类的清除影响相对较小，且易于回收。但是，这些吸附剂表面疏水性差，吸油能力低和浮力低。
[0003]与这些方法和技术相比，基于物理吸附的吸油剂如织物和海绵等因为其成本低，容易获得，低密度，似乎是一种更有吸引力的方法。其中商业海绵通常被用作强吸附介质，因为它具有高孔隙率、低密度和大的内表面积，可以吸收各种液体(包括水和油)。然而，三聚氰胺海绵表现出超亲水、亲油性，在油水分离过程中不能选择性地吸收油。为了实现油/水分离，海绵的超疏水改性是一个有效途径，同时保持吸收油的能力。因此，对三聚氰胺海绵进行超疏水改性是必要的。
[0004]一般来说，超疏水材料可以通过结合微/纳米结构和低表面能材料两种来制备。包括含氟化合物、脂肪酸、聚二甲基硅氧烷、碳纳米管和还原氧化石墨烯在内的一些材料都被用来通过增加表面粗糙度和降低表面能，将商业海绵的润湿性从超亲水变为超疏水。虽然许多吸油材料已由这些改性剂成功制备，但其实际应用因成本高和复杂设备的使用而受阻。因此，应努力从工业应用的角度寻求更有效和低成本的疏水替代品来处理石油泄漏问题

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在提供一种高吸收容量的疏水吸油海绵的制备方法，所得的海绵能够有效吸收漂浮在水上以及沉在水下的油/有机溶剂，具有吸收容量高、成本低廉的优点。
[0006]一种高吸收容量的疏水吸油海绵的制备方法，所述方法包括如下步骤：
[0007](1)将有机溶剂溶解的煤焦油与马来酸酐在60
‑
140℃下反应1
‑
12h，得到酸酐化煤焦油；
[0008](2)向酸酐化煤焦油中加入具有通式Ⅰ结构的多氨基化合物，使多氨基化合物与酸酐化煤焦油进行回流反应(在50
‑
140℃反应1
‑
8h)，结束后去除溶剂并洗涤固体，得到具有通式Ⅱ结构的氨基化煤焦油；
[0009](3)将洁净的三聚氰胺海绵浸入具有通式Ⅲ结构的末端亲电基硅烷偶联剂稀释后的溶液中，60
‑
140℃下加热1
‑
6h；取出海绵，洗涤后干燥，得到硅烷化海绵；
[0010](4)将硅烷化海绵浸入重新溶解的具有通式Ⅱ结构的氨基化煤焦油溶液中，在60
‑
140℃下反应1
‑
8h；取出海绵，待洗涤除去未反应煤焦油成分后干燥，得到疏水吸油海绵。
[0011][0012]其中，煤焦油
[0013]其中，三聚氰胺海绵为甲醛、三聚氰胺和亚硫酸氢钠的共聚物，R为有机衍生基团,选自烷烃、烯烃等；m+n≥2；X为可水解基团，选自烷氧基、芳氧基、酰基、氯基等；Y为亲电基团，选自乙烯基、环氧基、异氰酸酯基、氰基等。
[0014]反应路线如下：
[0015][0016]对于上文所述的技术方案中，优选的情况下，煤焦油为低温煤焦油、中温煤焦油或高温煤焦油，可以购买于山东光讯化工有限公司。
[0017]对于上文所述的技术方案中，优选的情况下，步骤(1)中，马来酸酐质量是煤焦油质量的10
‑
100wt.％，优选为10
‑
50wt.％。
[0018]对于上文所述的技术方案中，优选的情况下，步骤(1)中，所述的煤焦油溶解用有机溶剂为二氯甲烷、氯仿、甲苯、四氢呋喃、四氯化碳中的一种或几种。
[0019]对于上文所述的技术方案中，优选的情况下，步骤(1)中，所述的煤焦油溶解用有机溶剂用量为煤焦油质量的10
‑
100倍。
[0020]对于上文所述的技术方案中，优选的情况下，步骤(1)中，反应结束后除去溶剂，并洗涤固体；再次将固体用有机溶剂溶解。
[0021]对于上文所述的技术方案中，优选的情况下，步骤(1)中，所述的酸酐化煤焦油洗涤所用溶剂为丙酮等可以溶解马来酸酐但不能溶解煤焦油的溶剂。
[0022]对于上文所述的技术方案中，优选的情况下，步骤(2)中，多氨基化合物质量是酸酐化煤焦油产物质量的10
‑
100％，优选为40
‑
80wt.％。
[0023]对于上文所述的技术方案中，优选的情况下，步骤(2)中，去除溶剂的方法为旋蒸。
[0024]对于上文所述的技术方案中，优选的情况下，步骤(2)中，所述的氨基化合物具有通式Ⅰ结构，即带有不少于一个的伯胺、仲胺基团的小分子或者高分子聚合物，包括但不限于二乙烯三胺、三乙烯四胺、树枝状聚酰胺胺、N
‑
(2
‑
乙氨基)
‑
1,3
‑
丙二胺。
[0025]对于上文所述的技术方案中，优选的情况下，步骤(2)中，所述的酸酐化煤焦油与氨基化合物的反应温度为70
‑
120℃。
[0026]对于上文所述的技术方案中，优选的情况下，步骤(2)中，所述的酸酐化煤焦油与氨基化合物的反应时间为4
‑
8h。
[0027]对于上文所述的技术方案中，优选的情况下，步骤(2)中，所述的酸酐化煤焦油与
氨基化合物反应产物洗涤所用的溶剂为乙醇、甲醇、丙酮、水中的一种或几种，对具有通式Ⅱ结构的氨基化煤焦油进行洗涤。
[0028]对于上文所述的技术方案中，优选的情况下，步骤(2)中，所述的洁净的三聚氰胺海绵是经乙醇、丙酮、甲醇中的一种或几种超声清洗，在50
‑
70℃真空干燥箱干燥1
‑
6h得到。
[0029]对于上文所述的技术方案中，优选的情况下，步骤(3)中，使用硅烷偶联剂稀释液对硅烷偶联剂进行稀释，所述的硅烷偶联剂稀释液为甲苯、甲基环己烷、二甲苯、氯仿中的一种或几种。
[0030]对于上文所述的技术方案中，优选的情况下，步骤(3)中，所述的硅烷偶联剂与硅烷偶联剂稀释液的体积比为1:40
‑
1000。
[0031]对于上文所述的技术方案中，优选的情况下，步骤(3)中，所述的硅烷偶联剂的末端亲电基团Y包括但不限于乙烯基、环氧基、异氰酸酯基、氰基，末端水解基团X包括但不限于烷氧基、芳氧基、酰基、氯基。例如，所述的硅烷偶联剂为3
‑
(2,3
‑
环氧)丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、γ
‑
异氰酸丙基三甲氧基硅烷或三氯乙烯基硅烷。
[0032]对于上文所述的技术方案中，优选的情况下，步骤(3)中，所述的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高吸收容量的疏水吸油海绵的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(1)将有机溶剂溶解的煤焦油与马来酸酐在60
‑
140℃下反应1
‑
12h，得到酸酐化煤焦油；(2)向酸酐化煤焦油中加入具有通式Ⅰ结构的多氨基化合物，多氨基化合物与酸酐化煤焦油在50
‑
140℃反应1
‑
8h，去除溶剂后洗涤固体，得到具有通式Ⅱ结构的氨基化煤焦油；(3)将洁净的三聚氰胺海绵浸入具有通式Ⅲ结构的末端亲电基硅烷偶联剂稀释后的溶液中，60
‑
140℃下加热1
‑
6h；取出海绵，洗涤、干燥，得到硅烷化海绵；(4)将海绵浸入氨基化煤焦油溶液中，在60
‑
120℃下反应1
‑
8h；取出海绵，洗涤、干燥，得到疏水吸油海绵；其中，煤焦油其中，R有机衍生基团；m+n≥2；X选自可水解基团；Y选自亲电基团。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，X为选自烷氧基、芳氧基、酰基、氯基，Y选自乙烯基、环氧基、异氰酸酯基、氰基。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，马来酸酐质量为煤焦油质量的10
‑
100％；步骤(2)中，多氨基化合物质量为酸酐化煤焦油质量的10
‑
100％。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的煤焦油溶解用有机溶剂为二氯甲烷、氯仿、甲苯、四氢呋喃、四氯...

【专利技术属性】
技术研发人员：何炜，高栋栋，程昉，
申请(专利权)人：大连理工大学宁波研究院，
类型：发明
国别省市：