一种疏水溶胀聚氨酯泡沫及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种疏水溶胀聚氨酯泡沫及其制备方法和应用，属高分子材料领域。本发明专利技术利用硅橡胶高疏水性及在有机物和石油产品中好的溶胀性，把硅氧烷链引入到不饱和端羟基聚丁二烯（不饱和端羟基聚异戊二烯），通过和异氰酸酯反应制备高疏水溶胀聚氨酯泡沫。本发明专利技术通过将异氰酸酯、多元醇、催化剂、泡沫稳定剂、发泡剂、开孔剂、阻燃剂经过混合、发泡、熟化制成聚氨酯泡沫，所制备的聚氨酯泡沫在吸附泄露的液体有机物和石油产品时同时进行孔的填充和基体的溶胀，从而提高其对泄露的液体有机物和石油产品吸附倍率，对于泄露到水面的液体污染物则可以有选择的吸附油及有机物从而达到油水分离的目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种聚氨酯泡沫及其制备方法和应用，特别涉及一种疏水溶胀聚氨酯泡沫及其制备方法和应用，属高分子材料领域。
技术介绍
聚氨酯泡沫是一类在发泡剂存在下，由异氰酸酯单体与含有活泼氢(如一0H、-C00H、一NH—等)的化合物进行加聚反应生成的一种高分子泡沫材料。其主要特征是具有多孔性，相对密度较小。由于其具有优良的物理机械性能、声学性能、电学性能和耐化学品性能而广泛应用于家具制作、交通运输业、建筑行业、包装材料及军事航天业。将聚氨酯泡沫应用于处理典型有毒有机污染物、含油废水、各种泄露油品及回收的研究开发还很少，在国内刘海东等对聚氨酯软质泡沫的制备及其泡孔结构和吸油性能进行了研究(刘海东，聚氨酯软质泡沫的制备及其泡孔结构和吸油性能的研究，聚氨酯工业， 2009，24，6 (17-20))，此文献采用全水发泡体系，研究催化剂配比及用量、泡沫稳定剂、粗 MDI指数对聚氨酯泡沫吸油性能的影响，制备出具有一定强度，对各种油品及典型有毒有机污染物吸附效果较好的聚氨酯泡沫。但是此类聚氨酯泡沫由于疏水性低，在油水混合物中吸油的同时也吸水，吸水率一般为自身重量的2-4倍。同时泡沫的体积吸附量较小，不利于储存和运输。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有聚氨酯泡沫疏水性低，体积吸附量小等缺陷。制备出疏水性高同时在吸附过程中伴随溶胀从而提高泡沫的体积吸附量。通过现场发泡制备聚氨酯泡沫克服了泡沫由于储存和运输过程中体积过大所造成的不便。同时通过能够移动的小型发泡机和组合料，到泄露现场发泡制备聚氨酯泡沫快速筑坝拦截泄露污染物并使泄露污染物固化在泡沫基体内。对于泄露到水面的液体污染物则可以有选择的吸附油及有机物从而达到油水分离的目的。本专利技术利用硅橡胶高疏水性及在有机物和石油产品中好的溶胀性，把硅氧烷链引入到不饱和端羟基聚丁二烯(不饱和端羟基聚异戊二烯)，通过和异氰酸酯反应制备高疏水溶胀聚氨酯泡沫。使所制备的聚氨酯泡沫在吸附泄露的液体有机物和石油产品时同时进行孔的填充和基体的溶胀，从而提高其对泄露的液体有机物和石油产品吸附倍率。为了实现上述专利技术目的，其具体技术方案如下一种疏水溶胀聚氨酯泡沫，其特征在于包括按以下重量份数计的组分异氰酸酯20-40份多元醇35-60份催化剂0. 5-3份泡沫稳定剂0. 5-3份发泡剂5-10份开孔剂阻燃剂2-10 份 5-20 份；其优选的重量份数配比为异氰酸酯多元醇催化剂30-35 份 40-55 份 1-2份 1-2份 6-9份 4-7份泡沫稳定剂发泡剂开孔剂阻燃剂10-15 份；上述异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二苯甲烷二异氰酸酯、多亚甲基多苯基多异氰酸酯或者异佛尔酮二异氰酸酯；上述多元醇为硅氧烷接枝疏水性多元醇；上述催化剂为叔氨类催化剂、有机金属类催化剂或两者的复合催化剂； 其中叔氨类催化剂为市售产品A-l、A-33、A-4、A-400、A-300、A-107、TEDA-33或者 TEDA-38，有机金属类催化剂为市售产品T-9、T_22、D-22或者D-19，复合催化剂为前述叔氨类催化剂中的任意一种与有机金属类催化剂中的任意一种按照10:1-1:1的比例复配使用。上述泡沫稳定剂为有机硅化合物类，具体为市售产品L580、L600、L568、L618、 SC155、SC154 或者 Y10901C。上述发泡剂为蒸馏水或者去离子水。上述开孔剂为市售产品C-18、C-25、G-X880、Q100-A或者GX-881。上述阻燃剂为经过处理的可膨胀石墨，其具体处理步骤如下首先，PEG粒子在乳化剂SDS的帮助下，形成稳定的胶束，然后，单体MMA在其表面发生原位乳液聚合，生成一层PMMA聚合物。在聚合早期，水相中形成的低聚物自由基通过聚合反应达到一个临界长度，从而变得不溶于水，并沉淀出来。在PEG粒子和表面活性剂存在下，这些沉淀出来的低聚物被PEG所捕获，在这个过程中，必须确定有足够的pEG粒子存在， 使得该低聚物自由基都被PEG表面吸附，从而避免低聚物发生自聚反应。因此，接下来。在 PEG表面发生乳液聚合，低聚物链继续生长成为一层聚合物包覆在pEG的表面。在聚合完毕后，我们用稀HCl进行水解和破乳，其目的在于将PMMA中的-COOCH3基团水解为-COOH基团。这样，通过上述一系列的反应，可以制得包覆上一层高聚物PMMA的pEG核-壳型复合粒子，并且在其表面带有-COOH活性基团的可膨胀石墨。(详见四川大学博士论文“可膨胀石墨阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料的研究”，作者叶玲)一种疏水溶胀聚氨酯泡沫的制备方法，其特征在于包括以下工艺步骤 A、制备单Si-H封端聚硅氧烷将干燥洁净的250ml三口聚合瓶烘烤，在氮气-真空系统下抽排氮气3次，接着注入 D3(F3)四氢呋喃溶液，并用丁基锂除杂；然后在搅拌下迅速加入计量的正丁基理引发剂，在 0-30°C下搅拌反应0.5-2小时，以氢氯硅烷封端得到单端Si-H封端的聚硅氧烷(有机硅改性聚氨酯涂层聚合物的合成及其表面性能罗振寰，博士学位论文，浙江大学)；B、制备硅氧烷接枝疏水性多元醇向反应器加入端羟基液体聚丁二烯或者不饱和异戊二烯系多元醇和单Si-H封端聚硅氧烷，其中官能团的摩尔比C=C: Si-H比例为:100 1-1:1，再加入反应总质量0. 5-10%的催化剂(体积百分比为1-20%的氯钼酸(H2PtCl6WH2O)异丙醇溶液)，在80-150°C下反应2-10 小时，产物在浸没于工业级甲醇中自然沉淀，在90-130°C、压力为-0. 9 下减压蒸馏1-8小时获得硅氧烷接枝疏水性多元醇；C、根据高疏水溶胀聚氨酯泡沫合成配方准确称量硅氧烷接枝疏水性多元醇作为A组分；D、根据高疏水溶胀聚氨酯泡沫合成配方准确称取催化剂、泡沫稳定剂、发泡剂、开孔剂、阻燃剂，加入到A组分中，在1000-5000rpm的速度下搅拌，使各组分充分混合2-^iin后作为B组分，备用；E、根据高疏水溶胀聚氨酯泡沫合成配方准确称取异氰酸酯单体作为C组分，备用；F、在1000-5000rpm的速度的搅拌下将B组分加入到C组分中，高速混合10_20s；G、将F步骤混合物快速注入或倒入模具内，让其自由发泡；H、待G步骤发泡完成，泡沫高度不再增加后，取出泡沫块；I、除去聚氨酯泡沫表面表皮； J、于室温下熟化8-15h ；K、根据应用需求将聚氨酯泡沫切割成适宜尺寸即得高吸油聚氨酯泡沫产品。一种疏水溶胀聚氨酯泡沫在处理大规模液态有机污染物及石油产品泄露的事故中的应用。本专利技术的有益效果表现在1、由于硅橡胶的疏水性高耐有机溶剂及油品的性能差(有机溶剂及油品对硅橡胶溶胀性好)，通过硅氧烷接枝疏水性多元醇制备的聚氨酯泡沫疏水性高，同时溶胀倍率也有很大的提高，有利于泄露到水表面油及有机物的分离和回收同时提高泡沫的体积吸附倍率。2、由于硅橡胶在有机物和石油产品中溶胀性好，通过硅氧烷接枝疏水性多元醇制备的聚氨酯泡沫，泡沫吸附油及有机物不仅是孔的填充同时还伴随溶胀造成的体积增大， 增加吸附倍率。3、本专利技术提供的聚氨酯泡沫通过现场发泡制备高疏水溶胀聚氨酯泡沫对液态有机污染物及石油产品泄露快速固化及回收，避免了由于泡沫体积过大运输困难得缺点。4、本专利技术所制备的高疏水性聚氨酯泡沫可以用于作为油水分离回收机的分离材料，快速分离回本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种疏水溶胀聚氨酯泡沫，其特征在于：包括按以下重量份数计的组分：异氰酸酯　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　２０－４０份多元醇　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　３５－６０份催化剂０．５－３份泡沫稳定剂　　　　　　　　　　　　　　　　　　０．５－３份发泡剂　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　５－１０份开孔剂　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　２－１０份阻燃剂５－２０份；所述的异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二苯甲烷二异氰酸酯、多亚甲基多苯基多异氰酸酯或者异佛尔酮二异氰酸酯；所述的多元醇为硅氧烷接枝疏水性多元醇；所述的催化剂为叔氨类催化剂、有机金属类催化剂或两者的复合催化剂。

【技术特征摘要】
1.ー种疏水溶胀聚氨酯泡沫，其特征在于包括按以下重量份数计的组分 异氰酸酯20-40份多元醇35-60份催化剂0. 5-3份泡沫稳定剂0. 5-3份发泡剂5-10份开孔剂2-10份阻燃剂5-20份；所述的异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二苯甲烧二异氰酸酯、多亚甲基多苯基多异氰酸 酯或者异佛尔酮二异氰酸酯；所述的多元醇为娃氧烧接枝疏水性多元醇；所述的催化剂为叔氨类催化剂、有机金属类催化剂或两者的复合催化剂。2.根据权利要求1所述的一种疏水溶胀聚氨酯泡沫，其特征在于所述的疏水溶胀聚 氨酯泡沫包括按以下重量份数计的组分异氰酸酯30-35份多元醇40-55份催化剂1-2份泡沫稳定剂1-2份发泡剂6-9份开孔剂4-7份阻燃剂10-15份。3.根据权利要求1所述的一种疏水溶胀聚氨酯泡沫，其特征在于所述的叔氨类催化 剂为市售产品A-l、A-33、A-4、A-400、A-300、A-107、TEDA-33或者1￡0ム-38，有机金属类催 化剂为市售产品T-9、T-22、D-22或者D-19，复合催化剂为前述叔氨类催化剂中的任意一种 与有机金属类催化剂中的任意一种按照10:1-1:1的比例复配使用。4.根据权利要求1所述的一种疏水溶胀聚氨酯泡沫，其特征在于所述的泡沫稳定剂 为有机娃化合物类，具体为市售产品L580、L600、L568、L618、SC155、SC154或者Y10901C。5.根据权利要求1所述的一种疏水溶胀聚氨酯泡沫，其特征在于所述的发泡剂为蒸 溜水或者去离子水。6.根据权利要求1所述的一种疏水溶胀聚氨酯泡沫，其特征在于所述的开孔剂为市 售产品 C-18、C-25、G-X880、QlOO-A 或者 GX-881。7.根据权利要求1所述的一种疏水溶胀聚氨酯泡沫，其特征在于所述的阻燃剂为经 过处理的可膨胀石墨，由以下步骤处理而成首先，pEG粒子在乳化剂SDS的帮助下，形成稳定的胶束，然后，単体MMA在其表面发 生原位乳液聚合，生成一层PMM聚合物，在聚合早期，水相中形成的低聚物自由基通过聚 合反应达到一个临界长度，从而变得不溶于水，并沉淀出来，在pEG粒子和表面活性剂存在 下，这些沉淀出来的低聚物被？66所捕获，在这个过程中，必须确定有足够的？￡6粒子存在， 使得该低聚物自由基都被pEG表面吸附，从而避免低聚物发生自聚反应，接下来，在pEG表...

【专利技术属性】
技术研发人员：何琦，刘海东，刘红文，杨鸣波，
申请(专利权)人：中蓝晨光化工研究院有限公司，四川大学，
类型：发明
国别省市：90