[發明專利]一種智能pH響應型三聚氰胺泡沫油水分離材料的制備方法

在審

• 申請號: 201911409934.X
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN111013199A
• 公開（公告）日: 2020-04-17
• 發明（設計）人: 任強;朱俊;戴天;朱星星;李堅;汪稱意
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: B01D17/05
• 分類號: B01D17/05
• 代理公司: 常州市英諾創信專利代理事務所(普通合伙) 32258
• 代理人: 謝新萍

本發明屬于吸油材料和環境保護技術領域，具體涉及一種智能pH響應型三聚氰胺泡沫油水分離材料的制備方法。先采用氨丙基三甲氧基硅烷對三聚氰胺泡沫進行硅烷化改性；再以硫酸銅為催化劑，在水溶液中通過銅胺氧化還原反應產生自由基引發甲基丙烯酸二乙氨基乙酯進行接枝聚合制備pH響應型三聚氰胺泡沫油水分離材料。本發明選用內部孔隙度高，吸收容量大的三聚氰胺泡沫作為基體，通過簡單的銅銨氧化還原“兩步法”引發自由基接枝聚合制備含有pH響應層的的油水分離泡沫材料；材料具有在不同pH環境下的可切換潤濕性；泡沫改性過程工藝簡單，容易實現工業化生產。

技術領域

本發明屬于吸油材料和環境保護技術領域，涉及一種智能pH響應型三聚氰胺泡沫油水分離材料的制備方法。

背景技術

因為事故引發的石油泄漏，工業含油廢水和生活含油污水的排放，對清潔水系統形成污染，社會急需有效分離含油廢水的技術來解決這一全球性的環境污染問題。傳統清除油污的方法有原位燃燒法、化學分散法、撇油法、生物修復法等，但這些技術存在效率低、操作成本高、甚至容易造成二次污染等缺點。目前新興的油水分離方法有兩種類型，即過濾材料(例如，網狀物，紡織品/無紡布，膜等)和吸收材料(例如顆粒，泡沫，氣凝膠等)，這兩種油水分離材料相比于傳統方法不僅有利于大大減少環境污染，而且還有節能和回收資源的能力。

在油水分離領域，通過對表面潤濕性進行智能控制實現選擇型吸收和過濾以制備油水分離材料的報道較多。其中響應時間較短的pH響應性材料較多，這種材料通過改變介質在室溫下的pH值來控制潤濕和吸收性。相比于通過擠壓法回收油品或試劑的泡沫吸油材料，在pH刺激下，可以在親水性和疏水性之間改變潤濕性的材料對于油的吸收和回收是非常有潛力的，特別是在回收較為貴重的化學試劑時，而且這種回收方式不會破壞泡沫內部結構。

中國專利CN 106944016A先將三聚氰胺泡沫硅烷化，再通過原子轉移自由基聚合(ATRP)法將4-乙烯基吡啶接枝到泡沫表面，制備了一種pH響應性油水分離泡沫，這種泡沫在pH值較低的溶液中超親水/超疏油，在pH值較高的溶液中高疏水/超親油。然而這種方法需要先對泡沫進行硅烷化處理，再在復雜的反應條件下通過酯化反應引入ATRP引發官能團，然后在無水無氧，加入胺類配體的條件下引發單體聚合，在泡沫表面接枝聚合上pH響應涂層，最終得到pH智能響應泡沫吸收劑。整個過程包括硅烷化、酯化引入ATRP引發官能團和ATRP聚合“三步”反應，使得該工藝的成本較高。

發明內容

本發明要解決的技術問題是克服pH響應泡沫制備工藝復雜的弊端，將原來的三步ATRP接枝法變成了兩步，通過一種簡單的銅胺氧化還原反應在水溶液中直接引發自由基接枝聚合的方法，直接在水溶液中接枝聚甲基丙烯酸二乙氨基乙酯，構筑智能pH響應型三聚氰胺泡沫油水分離材料。

本發明解決其技術問題所采用的一個技術方案來制備一種智能pH響應型三聚氰胺泡沫油水分離材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)將三聚氰胺泡沫放入3-氨丙基三甲氧基硅烷的甲苯溶液中回流浸泡一定時間進行硅烷化改性，取出后，烘干。

(2)將甲基丙烯酸二乙氨基乙酯，硫酸銅溶解于去離子水中配制成混合溶液。將步驟(1)得到的泡沫，加入到混合溶液中，在一定溫度下反應一定時間，取出后用去離子水和乙醇洗滌，烘干，得到pH響應型三聚氰胺泡沫油水分離材料。

進一步地，步驟(1)中3-氨丙基三甲氧基硅烷占甲苯的質量百分比為0.5～1.9％。

進一步地，步驟(1)中回流溫度為110～120℃，浸泡反應時間為1～5小時。

進一步地，步驟(2)中甲基丙烯酸二乙氨基乙酯占去離子水的百分比為0.5～1.9％，硫酸銅占去離子水的百分比為0.25～1％。

進一步地，步驟(2)中反應溫度為70～90℃，反應時間為2～6小時。