[發(fā)明專(zhuān)利]一種耐用型超疏水聚氨酯泡沫材料的制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910546131.2
• 申請(qǐng)日: 2019-06-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110204780A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-09-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 盛英健;張振江;陳艷艷;祝麗荔;李旭;楊述;王春林
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 魯東大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C08J9/40
• 分類(lèi)號(hào): C08J9/40;B01J20/26;B01J20/30;C02F1/40;C08L75/04
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本發(fā)明公開(kāi)了一種耐用型超疏水聚氨酯泡沫材料的制備方法，屬于環(huán)境保護(hù)和油水分離材料技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明解決了現(xiàn)有的油水分離材料制備工藝復(fù)雜、耐用性差的技術(shù)問(wèn)題。制備方法：一、聚氨酯泡沫粗化；二、粗化泡沫接枝硅烷得到功能化聚氨酯泡沫；三、硅烷功能化泡沫浸漬到有機(jī)硅烷溶液反應(yīng)一段時(shí)間，洗滌、干燥即得耐用型超疏水聚氨酯泡沫材料。本發(fā)明的制備方法所制備的超疏水聚氨酯泡沫材料超疏水表層不易脫落，耐用性好，反復(fù)使用100次，吸油倍率降低較少。并且該制備方法簡(jiǎn)單易行，原料泡沫廉價(jià)易得，可以使用廢舊聚氨酯泡沫或者聚氨酯泡沫邊角料，變廢為寶，實(shí)現(xiàn)了廢棄物的循環(huán)再利用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于環(huán)境保護(hù)和油水分離材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種以廢棄難回收的聚氨酯泡沫或者聚氨酯泡沫邊角料為基體，采用簡(jiǎn)單易行的化學(xué)接枝法制備耐用型的超疏水聚氨酯泡沫材料的方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)代社會(huì)隨著經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，工農(nóng)業(yè)含油廢水大量排放，石油及各種有機(jī)物泄漏事故頻繁發(fā)生，不僅產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)損失，還導(dǎo)致嚴(yán)重的環(huán)境污染，嚴(yán)重危害人類(lèi)和其它生物的生命健康。因此快速高效地對(duì)含油廢水進(jìn)行處理對(duì)環(huán)境保護(hù)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生命健康具有重要意義。

傳統(tǒng)的天然油水分離材料雖然成本低，但吸附容量小且吸附選擇性較差，既吸油又吸水。人工合成的聚合物材料雖然改善了吸附選擇性，但吸附速率較慢，油品不易回收，耐用性較差。因此急需開(kāi)發(fā)新型高效的油水分離材料。聚氨酯泡沫（PUF）材料彈性多孔，廉價(jià)易得、儲(chǔ)油性好，是理想的吸油材料。但是由于聚氨酯泡沫化學(xué)結(jié)構(gòu)上含有極性基團(tuán)具有一定的親水性，在吸油的同時(shí)也會(huì)吸水，需要對(duì)其進(jìn)行疏水親油改性。中國(guó)專(zhuān)利ZL20171066897.1公開(kāi)了一種聚氨酯海綿復(fù)合材料的制備方法，將超聲清洗過(guò)的海綿浸漬到一定濃度的氧化石墨烯溶液中，然后采用還原劑硼氫化鈉將負(fù)載到海綿上的氧化石墨烯還原，得到疏水親油改性的聚氨酯泡沫。然而該方法制備的聚氨酯泡沫材料主要靠分子間相互作用將石墨烯負(fù)載到泡沫表面，容易脫落，循環(huán)利用次數(shù)較低。中國(guó)專(zhuān)利ZL201610123661.2公布了一種超疏水還原氧化石墨烯/海綿復(fù)合材料及其制備方法，采用微波-超聲波法，用乙二胺還原氧化石墨烯，并在聲波的作用下將還原的石墨烯分散附著在聚氨酯海綿上。然而該方法需要采用微波-超聲波反應(yīng)器，雖然石墨烯涂層比較均勻，但經(jīng)過(guò)多次擠壓回收油品或者經(jīng)過(guò)劇烈摩擦后，仍然容易脫落。

綜上，針對(duì)含油廢水引起的環(huán)境污染問(wèn)題，基于目前所使用的油水分離材料存在的缺陷和不足，如耐用性差，制備方法復(fù)雜、吸油容量小、油水選擇性差等，設(shè)計(jì)出耐用型低成本的油水分離材料，具有重大的現(xiàn)實(shí)意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種低成本耐用型超疏水聚氨酯泡沫材料的制備方法，采用廢舊的開(kāi)孔聚氨酯泡沫為原料，經(jīng)過(guò)粗化后，表面富含羥基、羧基含氧基團(tuán)，通過(guò)異氰酸酯基團(tuán)與聚氨酯泡沫表面的含氧基團(tuán)之間的反應(yīng)，將含異氰酸酯基團(tuán)的硅烷化學(xué)接枝在聚氨酯泡沫表面，將鍵接硅烷的聚氨酯泡沫浸漬在烷基硅烷或者氟代烷基硅烷溶液中，通過(guò)水解、縮合反應(yīng)將低表面能聚倍半硅氧烷鍵連到聚氨酯泡沫表面。這種化學(xué)鍵接作用的強(qiáng)度遠(yuǎn)大于分子間作用和氫鍵作用，因此外層疏水物質(zhì)不易脫落，耐用性好。疏水改性后循環(huán)吸附100次后，對(duì)氯仿、正己烷、石油醚和92#汽油的吸附容量仍能達(dá)到初始吸附容量的90%以上。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

步驟1. 聚氨酯泡沫的粗化：將聚氨酯泡沫置于粗化液中浸泡，粗化30~180s，取出，用去離子水洗滌6~10次，除去泡沫中的粗化液，60~80 ^oC干燥8~10h，得到粗化聚氨酯泡沫。

步驟2. 粗化泡沫接枝硅烷：將步驟1得到的粗化泡沫浸沒(méi)于含異氰酸酯基團(tuán)的硅烷溶液中，加熱至40~60^oC，反應(yīng)30~120min，取出，用乙醇洗滌2~3次，50^oC干燥4~6h，得到硅烷功能化聚氨酯泡沫。