[發(fā)明專利]一種二氧化硅構(gòu)筑超疏水三聚氰胺海綿的制備方法及用途

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201710363886.X
• 申請日: 2017-05-22
• 公開（公告）號: CN107245159A
• 公開（公告）日: 2017-10-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 戴江棟;張瑞龍;謝阿田;常忠?guī)?/a>;田蘇君;葛文娜;閆永勝;李春香
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類號: C08J9/40
• 分類號: C08J9/40;C08L61/28;B01J20/26;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/30
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種二氧化硅構(gòu)筑超疏水三聚氰胺海綿的制備方法及其用途，屬環(huán)境功能材料制備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

石油是世界上最重要的能源之一，但是在石油的開采、運(yùn)輸和貯存的過程中經(jīng)常發(fā)生石油的泄漏事件，石油的泄漏會給漁業(yè)、海洋養(yǎng)殖業(yè)和旅游業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)影響。目前關(guān)于石油泄漏的治理方法主要有：原位燃燒法、柵欄攔截法、生物降解法、吸附分離法等。其中，用吸油材料處理溢油是最經(jīng)濟(jì)、有效的方法之一，因此備受科研人員的廣泛關(guān)注。目前關(guān)于“水油分離”的科學(xué)研究領(lǐng)域的新材料逐漸被開發(fā)。該種材料一般通過構(gòu)造表面粗糙結(jié)構(gòu)和表面低能物質(zhì)修飾以達(dá)到材料的超疏水/超親油性能。然而，材料制備的成本問題與工序復(fù)雜問題是亟需解決的難點(diǎn)。

三聚氰胺(蜜胺)海綿塑料是一種低密度、高開空率、柔性的泡沫塑料。因具備卓越的阻燃性、吸聲性和隔熱性，廣泛應(yīng)用于有改善音質(zhì)、控制噪聲、隔熱保溫需求的建筑業(yè)、工業(yè)、交通工具、航天航空、機(jī)電、家電、電子產(chǎn)品、服裝織物、日用清潔品等領(lǐng)域。接觸明火后在燃燒體的表面形成致密的焦炭層從而阻滯燃燒，無滴流，無毒性氣體釋放，煙密度小，離火自熄。超強(qiáng)吸聲能力：其高達(dá)95％以上開孔率使得聲波能方便有效的進(jìn)入泡沫體的深層并轉(zhuǎn)變?yōu)榫W(wǎng)格的震動能被消耗和吸收掉，且有效地消除反射波。良好絕熱保溫性：其開孔率高達(dá)95％以上，三維網(wǎng)格結(jié)構(gòu)使空氣的對流傳熱得到有效的阻滯。耐溫性強(qiáng)：適宜長期工作在-165℃至180℃條件下，且無分解和變形現(xiàn)象。無毒衛(wèi)生安全性：其穩(wěn)定的化學(xué)結(jié)構(gòu)和交聯(lián)體系使其具有獨(dú)特的化學(xué)穩(wěn)定性，完全滿足國家關(guān)于室內(nèi)裝飾、日用品及交通工具降噪等領(lǐng)域。基于三聚氰胺海綿的超輕多孔、可多次重復(fù)利用性以及價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，可以作為油水分離材料的基材使用，在其表面進(jìn)行粗糙的構(gòu)筑和表面低能修飾達(dá)到超疏水性能，并應(yīng)用于油水分離工程。

本發(fā)明充分利用資源，將低密度多孔的三聚氰胺海綿作為基材，在其表面進(jìn)行疏水二氧化硅的構(gòu)筑，該材料展現(xiàn)出優(yōu)異的超疏水性能，并表現(xiàn)出在水體表面快速吸附油污，是一種用于油水分離方面具有良好前景的吸附材料。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種二氧化硅構(gòu)筑超疏水三聚氰胺海綿的制備方法，首先將三聚氰胺海綿進(jìn)行酸洗；其次，配制乙烯基三乙氧基硅烷(VTES)水分散液；最后，制備二氧化硅構(gòu)筑超疏水三聚氰胺海綿；并通過多種表征手段，揭示復(fù)合材料的形貌以及性能，利用吸附油類實(shí)驗(yàn)研究所得復(fù)合材料對水體中油污的去除性能。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種二氧化硅構(gòu)筑超疏水三聚氰胺海綿的制備方法，按照下述步驟進(jìn)行：

步驟1、三聚氰胺海綿的清洗：將三聚氰胺海綿浸于鹽酸中進(jìn)行清洗，并用水洗至中性后，烘干；

步驟2、配制乙烯基三乙氧基硅烷水分散液：將乙烯基三乙氧基硅烷添加到去離子水中，充分?jǐn)嚢璧玫揭蚁┗已趸柰樗稚⒁海?/p>

步驟3、制備二氧化硅構(gòu)筑超疏水三聚氰胺海綿：將步驟1中的三聚氰胺海綿浸于步驟2中的乙烯基三乙氧基硅烷水分散液中，滴加氨水后，烘干，得到二氧化硅構(gòu)筑超疏水三聚氰胺海綿。

步驟1中，所使用的鹽酸溶液濃度為0～1mol L^-1，浸泡溫度為10～50℃，浸泡時(shí)間為0.5～5h。

步驟1中，所述的水洗是用去離子水或蒸餾水或熱水洗。

步驟1中，所使用的40～60℃下烘干5～8h。

步驟2中，所使用的乙烯基三乙氧基硅烷與去離子水的體積比為1～10:100。

步驟3中，所使用的氨水與乙烯基三乙氧基硅烷的體積比為1～3:10，所述氨水的濃度為5～15mol L^-1。

步驟3中，所述烘干溫度為25～45℃，并保持1～4h。

所制備的二氧化硅構(gòu)筑超疏水三聚氰胺海綿用于吸附水體中的油污，如水面上的柴油。

有益效果：

(1)本發(fā)明所用基材為三聚氰胺海綿，來源豐富、價(jià)格低廉。

(2)制得的二氧化硅構(gòu)筑超疏水三聚氰胺海綿具有高孔隙率，超低密度，高吸附量、快速吸附，化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)、再生重復(fù)利用性好等性能。

(3)鑒于該二氧化硅構(gòu)筑超疏水三聚氰胺海綿的優(yōu)異的性能，可在吸附水體中油污領(lǐng)域廣泛使用。

(4)本發(fā)明的制備方法簡單易行、流程較短、操作易控，適于工業(yè)化生產(chǎn)、使用。

附圖說明

圖1為實(shí)施例1中基材三聚氰胺海綿的掃描電鏡圖；

圖2為實(shí)施例1中制備的二氧化硅構(gòu)筑超疏水三聚氰胺海綿的掃描電鏡圖；