[發明專利]一種磁性超疏水海綿材料的制備方法

在審

• 申請號: 201810147609.X
• 申請日: 2018-02-12
• 公開（公告）號: CN108410005A
• 公開（公告）日: 2018-08-17
• 發明（設計）人: 裴勇兵;劉春;吳連斌;方袁烽;湯龍程;肖文軍
• 申請（專利權）人: 杭州師范大學
• 主分類號: C08J9/40
• 分類號: C08J9/40;C08J9/42;C08J9/36;C08L75/04;C08L71/00;C08L61/28;B01D17/022
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 王江成

本發明公開了一種磁性超疏水海綿材料的制備方法，所述方法包括如下步驟：海綿的清潔預處理、改性Fe₃O₄溶液的制備、聚二甲基硅氧烷溶液的制備和磁性超疏水海綿的制備。本發明制備方法經濟環保、簡單高效，所制得的磁性超疏水海綿材料可以吸收自身體積幾十倍的油或溶劑，并具有優良的油或有機溶劑與水的分離能力，可實現油或溶劑的快捷回收，還具有很好的抗壓縮性能，可循環重復使用。

技術領域

本發明涉及功能材料領域，尤其是涉及一種磁性超疏水海綿材料的制備方法。

背景技術

隨著海上石油開采和化工行業的高速發展，人們對原油和溶劑等化學品的需求量逐漸增加，石油、化學品儲存運輸泄漏等事故日益頻繁，對生態環境造成了嚴重的損害。目前，因石油、化學品泄漏以及工業排放等造成的大量含油廢水已成為困擾環境的一大挑戰，如何妥善處置這類事故，降低事故對環境造成的危害，已引起各國政府和公眾的廣泛關注。對油性液體高效吸附和快速分離是處理這類事件的一種有效途徑，開發油水分離吸附材料已成為材料學科的重要課題和熱點前沿研究之一。

傳統的吸附材料（如沸石、活性炭等）吸油的同時也吸水，油水分離選擇性差、效率低。近年來，具有超級潤濕性的功能性多孔材料備受人們的關注，被認為有可能用于高效油水分離過程。例如，超疏水海綿材料由于其獨特的性能，它們具有豐富的孔結構，可對油進行吸附，在自清潔、油水分離等領域具有重要的應用前景。超疏水材料在自然界早已存在，最典型的代表就是荷葉。研究表明，荷葉表面的超疏水效應來自于表面粗糙微觀結構和疏水性蠟狀物質。制備超疏水材料主要有兩種方法：一種是在低表面能疏水材料表面構造粗糙結構，另一種是在粗糙結構表面修飾低表面能物質。研究人員采用不同的納米材料如SiO₂、銀顆粒、碳質纖維、碳管、石墨烯、金屬氧化物等與海綿制備了超疏水海綿材料。例如，Wang等將PU海綿在已分散碳納米管的PDMS溶液中充分浸潤后干燥，海綿表面的水接觸角（WCA）達到162±2°，而正己烷、十六烷、汽油等油性液體接觸角接近0°，對這三種油性液體與水的混合乳液進行分離。

中國專利（ZL201310482138.5）報道了一種油水分離用海綿的制備方法。首先采用原子層沉積技術在聚氨酯海綿骨架表面沉積一層金屬氧化物過渡層，再將硅烷偶聯劑通過氧化物表面的羥基連接到海綿上得到偶聯層，制得的海綿可以用于油水分離。但在海綿表面沉積的金屬氧化物層與海綿基底材料的粘結強度差，影響其循環使用。中國專利(CN102660046A )以聚全氟烷基硅氧烷-乙醇混合溶液作為改性劑，對聚氨酯海綿進行浸潤處理制得了一種超疏水海綿，并增強了其油水分離能力，但使用的原料中含有氟材料，對環境和人體有害。其次，以上方法制得的海綿材料，在大面積含油污水處理與原油泄漏清理時，大量海綿材料自身的回收也是一個巨大挑戰，在油水分離應用領域都受到一些限制。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術海綿材料具有親水性，極大限制了油水混合物分離不足的問題，提供一種磁性超疏水海綿材料的制備方法，采用具有外場磁場效應的Fe₃O₄粒子在海綿表面構筑微納粗糙結構，采用聚二甲基硅氧烷對納米材料進行固定，從而制得了一種磁性超疏水海綿材料，能吸收自身體積幾十倍的油或溶劑，可用于油或有機溶劑與水混合物的高效分離與便捷回收。

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種磁性超疏水海綿材料的制備方法，所述方法包括如下步驟：

（1）海綿的清潔預處理：將海綿整體浸入去離子水中，超聲清洗后取出晾干，再放入有機溶劑中的超聲清洗，清洗完成后取出海綿擠出有機溶劑烘干海綿，得備用海綿；