[發明專利]一種疏水親油柔軟氣凝膠塊體及其制備方法

無效

• 申請號: 201410208098.X
• 申請日: 2014-05-16
• 公開（公告）號: CN104016360A
• 公開（公告）日: 2014-09-03
• 發明（設計）人: 余煜璽;吳曉云
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: C01B33/16
• 分類號: C01B33/16
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所(普通合伙) 35200
• 代理人: 馬應森

技術領域

本發明涉及氣凝膠，尤其是涉及一種疏水親油柔軟氣凝膠塊體及其制備方法。

背景技術

隨著工業化程度的提高，石油成為當今世界最重要的能源，維系了人類社會賴以生存和發展的物質基礎。石油的需求量一直在不斷增加，石油開采公司開始將目光海洋中的豐富石油，但大范圍開發海洋石油的同時，漏油事件隨之而來，如2009年發生的“墨西哥灣漏油事件”、還有2011年發生在中國大連的“康菲中國漏油事件”。漏油事件破壞海洋生態平衡的事實有目共睹。原油中含有的烷烴、環烷烴、芳香烴等有機物將污染海水水質。原油的密度小于水，往往懸浮在海水表面，在海面上擴散形成油膜阻礙光的透過，影響海洋浮游生物生長。在污染區域的魚類因魚鰓上沾附原油將窒息死亡，這造成魚類數量迅速減少。石油也會粘在水鳥的羽毛上，不僅影響其飛翔，也會使水鳥羽毛喪失防水及保溫功能導致其死亡。此外石油泄漏的發生也破壞了海濱風景，影響海濱旅游業的發展。

因此石油污染防治意義深遠，無數研究者們在努力探索。實際操作中，除控制污染源，防止意外事故發生外，對已經泄露的石油一般是先圍欄再處理，而在物理、化學、生物等技術中，采用吸附物質回收具有高效、快速、低費用等優點。應用中的吸附材料包括以下幾種：

(1)珍珠巖、火山石、硅藻土及各種粘土等無機材料，價格相對便宜，來源豐富，但吸附率較低，而且該類材料大部分是顆粒狀的，運輸、使用和回收都有一定的困難。

(2)稻草、玉米芯、稻殼、木屑等有機吸附材料由于密度較小，易運輸而常被用于石油泄漏。這些材料能吸附自重3～10倍的石油，但在吸附石油的同時也會吸附海水，導致材料在水中下沉，難以收集。

研究者致力于尋找一種能高效吸附水中油類的新型材料。SiO₂氣凝膠基本上由空氣組成、密度很低，可以漂浮在水面上，吸收油脂的能力比其他物質都高，且有利于吸附同處在水面上的原油，尤其是疏水改性后的氣凝膠(如中國專利CN97195616.2)，其親油基團更有利于有機物質的吸附。但普通氣凝膠的機械性能較差，有著固有的脆性，而且改性步驟繁瑣，都使氣凝膠材料在石油污染的實際應用中受到限制。

中國專利CN201110118807.1公開一種以甲基三乙氧基硅烷為前驅體，甲醇為反應溶劑，草酸和氨水溶液為反應催化劑，超臨界干燥制備得到塊狀二氧化硅氣凝膠。這種氣凝膠具有一定的彈性，而且本身就有疏水親油的特點，但制備時間較長，制備得到的氣凝膠不能任意彎曲。如何進一步增強氣凝膠的疏水親油性能，柔軟度及骨架強度受到關注。

發明內容

本發明的目的在于提供一種疏水親油柔軟氣凝膠塊體及其制備方法。

所述疏水親油柔軟氣凝膠塊體為二甲基二乙氧基硅烷和前驅體甲基三乙氧基硅烷的復合物。

所述疏水親油柔軟氣凝膠塊體的密度為0.056～0.072g/cm³，有機溶劑吸附率為1280～1430％。

柔軟氣凝膠塊體的有機溶劑吸附率計算方法為：取一定質量的柔性氣凝膠(m₁)，浸入有機溶劑中20min后取出。此時氣凝膠的網絡孔洞中充滿了有機溶劑，用濾紙吸收表面多余溶劑后，稱量吸附后氣凝膠的重量(m₂)。

吸附率(％)＝(m₂-m₁)×100/m₁

所述疏水親油柔軟氣凝膠塊體的制備方法，包括以下步驟：

1)將二甲基二乙氧基硅烷、前驅體甲基三乙氧基硅烷、醇溶液、表面活性劑和水混合，再分別加入酸催化劑和堿催化劑后得到溶膠；

2)將步驟1)得到的溶膠倒入密封容器，放置后得到凝膠；

3)將步驟2)得到的凝膠用醇溶液浸泡老化，去除表面活性劑，以加強凝膠的骨架強度，置換出凝膠中的水，減少干燥時對骨架的破壞，得濕凝膠；

4)將老化后的濕凝膠放入反應釜中干燥，即得疏水親油柔軟氣凝膠塊體。

在步驟1)中，所述二甲基二乙氧基硅烷與前驅體甲基三乙氧基硅烷的摩爾比可為(0.8～1.2)∶1；所述醇溶液可選自甲醇、乙醇、異丙醇等中的一種；所述表面活性劑可選自十六烷基三甲基溴化銨、十六烷基三甲基氯化銨等中的一種；所述酸催化劑可選自鹽酸、醋酸、草酸等中的一種；所述堿催化劑可選自氨水等；按摩爾比，(二甲基二乙氧基硅烷和前驅體甲基三乙氧基硅烷)∶醇溶劑＝1∶(1～8)；所述水解的時間可為2～24h。