[發明專利]一種超疏水聚氨酯海綿及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202011118814.7
• 申請日: 2020-10-19
• 公開（公告）號: CN114437402A
• 公開（公告）日: 2022-05-06
• 發明（設計）人: 許春梅;張天宇;徐偉;侯丹丹;張增麗
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司北京化工研究院
• 主分類號: C08J9/40
• 分類號: C08J9/40;B01D17/022;C08L75/04
• 代理公司: 北京知舟專利事務所(普通合伙) 11550
• 代理人: 趙麗麗

本發明提供了一種超疏水聚氨酯海綿及其制備方法和應用。本發明采用廉價易得的蒙脫石為原材料，經長鏈羧酸和硅烷修飾后，得到超疏水材料的懸浮液，再將經過鹽酸多巴胺修飾后的聚氨酯海綿浸入懸浮液中即可制得超疏水聚氨酯海綿。所制備的海綿選擇性的吸附油相，可用于油水分離裝置中，實現油水分離，分離效率高達99.6％以上。本發明所制備的海綿環境適應能力強，耐摩擦、耐腐蝕，而且無含氟物質，屬于環境友好型材料。

技術領域

本發明屬于高分子材料領域，具體涉及一種超疏水聚氨酯海綿及其制備方法和應用。

背景技術

隨著工業化程度的提高，石油化工、金屬冶煉、造紙等工業會產生大量的含油廢水，近年來頻繁的海上石油泄漏也對生態環境造成了嚴重破壞。快速、高效地收集水面浮油以及實現油－水分離的技術引起了科學家的高度重視。

傳統的油水分離方法費時、效率低，采用吸附材料對油類進行吸附處理是一種有效的油水分離方法，利用吸附材料從水中收集溢油和有機溶劑，因其成本效益高、操作簡便、速度快、使用方便等優點越來越受到人們的重視。盡管許多常見的吸附劑材料(如活性炭)有著廣泛的實際應用，但是這些吸附劑具有選擇性差、可循環利用性差、吸附能力低，以及不能有效地處理污染物等缺點(孫蘭等，流域溢油污染中常見吸油材料吸附效果研究，水處理技術，第45卷第9期)。

相對于活性炭等吸附材料，三維多孔吸附材料因其孔隙率高、比表面積大、會彈性好，不僅能夠方便地吸附和存儲油品，而且通過擠壓等方式實現油品回收利用也十分便捷，材料可以重復使用，在實際應中更具優勢。超疏水多孔吸附材料在油水分離應用中，使用最廣泛的基體是聚氨酯海綿或者泡沫。有目的性的對基體構建材料表面形貌和引進低表面能物質，可以制備超疏水的聚氨酯海綿。

近年來，受海洋貽貝粘附功能的啟發，貽貝仿生化學漸漸發展起來，人們開始通過多巴胺表面修飾構造微納米結構，再結合長鏈烷基硫醇、胺等物質降低表面能，制備超疏水材料。然而，單純的多巴胺納米表面的構建或者是加入額外的納米粒子實現微納米結構的構建，這兩種情況負載的納米粒子易受到外力作用破壞，導致材料的超疏水性能消失，例如中國專利CN106807338A。因此，急需開發一種耐久性的超疏水油水分離材料。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明采用廉價易得的蒙脫石為原材料，經長鏈羧酸和硅烷修飾后，得到超疏水材料的懸浮液；再結合貽貝仿生化學，將經過鹽酸多巴胺修飾后的聚氨酯海綿浸入懸浮液中即可制得耐久性超疏水聚氨酯海綿。

本發明的目的之一在于提供一種超疏水聚氨酯海綿，包括聚氨酯海綿及包裹在聚氨酯海綿骨架上的修飾膜，所述修飾膜包括蒙脫石和聚多巴胺。

上述超疏水聚氨酯海綿中，所述的修飾膜與聚氨酯海綿的質量比為(0.03～0.8)：1，優選為(0.05～0.5)：1，更優選為(0.05～0.3)：1；具體例如：0.03:1、0.04:1、0.06:1、0.07:1、0.08:1、0.09:1、0.1:1、0.2:1、0.3:1、0.4:1、0.5:1、0.6:1、0.7:1、0.8:1等。

所述的蒙脫石為超疏水蒙脫石，優選為長鏈羧酸改性的蒙脫石；其中，所述的長鏈羧酸結構式為R₁-COOH，其中，R₁為C_nH_2n+1，n為7～23的整數，優選為11～19的整數；優選選自月桂酸、十三酸、肉豆蔻酸、正十五酸、軟脂酸、十七烷酸、硬脂酸、十九酸、花生酸中的至少一種，更優選選自月桂酸、正十五酸、軟脂酸、十七烷酸、硬脂酸、十九酸中的至少一種；

所述的超疏水聚氨酯海綿中還包括硅烷類化合物，所述的硅烷類化合物結構式為