[發(fā)明專利]一種磁性聚氨酯水凝膠及其制備方法和應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110646031.4
• 申請(qǐng)日: 2021-06-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113388132A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-09-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 戴家兵;劉輝;朱保凌;李維虎;閆成成;趙曦
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 合肥科天水性科技有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): C08J3/075
• 分類號(hào): C08J3/075;C08L75/08;C08L33/26;C08K9/12;C08K3/22;C08K3/34;C08G18/66;C08G18/48;C08G18/32;C08G18/34;B01J20/26;B01J20/28;B01J20/30;C02F1/28
• 代理公司: 上海漢之律師事務(wù)所 31378
• 代理人: 馬婷婷

本發(fā)明提供一種磁性聚氨酯水凝膠及其制備方法和應(yīng)用，該磁性聚氨酯水凝膠包括：改性HNT?Fe₃O₄、多異氰酸酯和聚醚多元醇。本發(fā)明通過(guò)在水性聚氨酯水凝膠中引入改性納米HNT?Fe₃O₄，大大改善了水凝膠對(duì)重金屬離子的吸附能力，同時(shí)，在聚氨酯水凝膠中引入丙烯酰胺，以乳液聚合的方法，將丙烯酰胺在改性水性聚氨酯中聚合，形成聚丙烯酰胺網(wǎng)絡(luò)與聚氨酯網(wǎng)絡(luò)互穿的結(jié)構(gòu)，一方面提高了水凝膠在溶脹狀態(tài)時(shí)的機(jī)械強(qiáng)度，另一方面還為重金屬離子與聚丙烯酰胺鏈段上的氨基反應(yīng)提供了場(chǎng)所，進(jìn)一步提高了水凝膠對(duì)重金屬離子的吸附能力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及水處理材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種磁性聚氨酯水凝膠及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

隨著全球工業(yè)化的迅速發(fā)展，環(huán)境污染尤其是水污染問(wèn)題日益嚴(yán)重。水污染嚴(yán)重危害到生態(tài)環(huán)境和人體健康，尤其工業(yè)廢水，其中含有大量的重金屬離子，例如鉻、鉛、銅、鋅等。這些重金屬離子不僅會(huì)導(dǎo)致土壤生態(tài)系統(tǒng)退化，還會(huì)污染地下水，并通過(guò)食物鏈等途徑危及人體健康。因此，如何治理重金屬污染是目前水污染研究的熱點(diǎn)。

水凝膠是一種軟、濕的三維網(wǎng)狀高分子材料，由于高分子鏈之間存在交聯(lián)點(diǎn)，整體不溶不熔，是一種能夠在水中吸水溶脹且保持一定形狀的高分子材料。水凝膠具有較高的比表面積和多孔結(jié)構(gòu)，能夠吸附重金屬離子，可用于治理水體的重金屬污染。

但單一聚合物的水凝膠還存在著兩個(gè)不足，一是其對(duì)重金屬離子的吸附能力有限，在實(shí)際運(yùn)用中吸附效果往往并不理想；二是其在溶脹狀態(tài)下的機(jī)械性能不足，脆弱易破損，往往不能在水體中形成穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其在溶脹狀態(tài)下的機(jī)械性能還有待提高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種磁性聚氨酯水凝膠及其制備方法和應(yīng)用，通過(guò)引入改性納米HNT-Fe₃O₄，對(duì)水性聚氨酯改性，改善其對(duì)重金屬離子的吸附能力；同時(shí)以乳液聚合的方法，將丙烯酰胺在改性水性聚氨酯中聚合，解決了單一聚合物機(jī)械性能不足，溶脹性能差的問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種磁性聚氨酯水凝膠，包括5～15質(zhì)量份的改性納米HNT-Fe₃O₄、40～80質(zhì)量份的多異氰酸酯和50～100質(zhì)量份的聚醚多元醇。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，還包括丙烯酰胺，所述丙烯酰胺的質(zhì)量份為80～150份。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，還包括如下質(zhì)量份的組分：

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述聚醚多元醇為聚丙二醇、聚四氫呋喃二醇、聚乙二醇中的一種或多種的組合；所述多異氰酸酯為異氟爾酮二異氰酸酯、二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯、1,6己基二異氰酸酯、四甲基環(huán)己基甲烷二異氰酸酯中的一種或多種的組合。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述親水?dāng)U鏈劑為二羥甲基丙酸、二羥甲基丁酸中的一種或多種的組合；所述小分子擴(kuò)鏈劑為1,4丁二醇、乙二醇、甲基丙二醇、新戊二醇中的一種或多種的組合。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述交聯(lián)劑為三羥甲基丙烷、季戊四醇和甘油中的一種或多種的組合。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述催化劑為二月桂酸二丁基錫、辛酸亞錫、有機(jī)鉍中的一種或多種的組合。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述改性HNT-Fe₃O₄包括如下質(zhì)量份的組分：埃洛石0.1～1份，氯化鐵0.1～1份，硫酸亞鐵0.1～1份，氨水5～10份。

本發(fā)明還提供一種磁性聚氨酯水凝膠的制備方法，包括如下步驟：