聚合物气凝胶的制备方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及气凝胶的制备方法领域。
【背景技术】
[0002]近年来，随着海上石油资源开发利用规模的不断扩大以及海洋运输业的迅速发展，生产和运输过程中溢油事件频繁发生，不仅造成大量石油资源的浪费，还引起严重的海洋环境污染。据统计，每年因突发性溢油事故而泄入海洋中的石油达(300?500)万吨，由于泄漏I吨石油会造成近12平方千米的油膜污染，油膜阻隔海洋水气交换利用，使气候发生异常，若不及时清除，在短期内油质易受阳光辐射等因素的影响而发生变化，会使海洋生态遭到破坏。海上溢油的去除主要采用物理、化学和生物法。利用化学和生物方法能有效去除溢油污染，但会造成海洋环境的二次污染；利用围栏等物理方法收集漏油，虽不会造成二次污染，但受风浪的影响较大。近年来，利用天然或合成油污吸附材料去除溢油污染的研究和应用报道逐渐增多。
[0003]聚合物基吸油材料原料来源广泛，吸油性能良好且能保持聚合物形态，减少了不可降解的有机物的使用，降解性能好，缓解能源危机的同时也保护了生态环境，这方面的研究一直备受人们关注。目前，国内高吸油性材料生产量较低、应用范围较窄，急需扩大其应用领域，开发新型材料，吸油性能好的高吸油聚合物气凝胶。
【发明内容】
[0004]本发明要解决国内高吸油性材料生产量低、应用范围窄，吸油性能弱的技术问题，而提供聚合物气凝胶的制备方法。
[0005]聚合物气凝胶的制备方法，具体是按照以下步骤进行的:
[0006]—、将聚合物加入溶剂中，再加入碱，控制温度为30?95°C、转速为80?420r/min，搅拌2?12h ;其中，溶剂和聚合物的质量比为(300?40): 1，聚合物和碱的质量比为(0.4 ?3):1 ;
[0007]二、将稀酸溶液加入步骤一得到的溶液中，调pH值为7 ;
[0008]三、将表面活性剂加入步骤二得到的溶液中，控制温度为30°C?80°C、转速为100?500r/min，搅拌2?8h ;然后真空冷冻3?1h ;其中，表面活性剂与步骤一中聚合物的质量比为1: (100?5)；
[0009]四、在真空或保护气体气氛下，控制温度为-30°C?_5°C，将步骤三得到的产品进行冻干12h?100h，得到聚合物气凝胶。
[0010]本发明的有益效果是:本发明具有工艺简单、成本低、产率高、所需设备简单的优点，且易于实现商业化。可对海水表面的汽油、柴油、氯仿、丙酮等有机物进行吸附。
[0011]本发明用于制备聚合物气凝胶。
【附图说明】
[0012]图1为实施例一制备的聚合物气凝胶照片；
[0013]图2和图3为采用实施例一制备的聚合物气凝胶吸附氯仿的实验照片，图2为氯仿被吸附前，图3为吸附后。
【具体实施方式】
[0014]本发明技术方案不局限于以下所列举的【具体实施方式】，还包括各【具体实施方式】之间的任意组合。
[0015]【具体实施方式】一:本实施方式聚合物气凝胶的制备方法，具体是按照以下步骤进行的:
[0016]—、将聚合物加入溶剂中，再加入碱，控制温度为30?95°C、转速为80?420r/min，搅拌2?12h ;其中，溶剂和聚合物的质量比为(300?40): 1，聚合物和碱的质量比为(0.4 ?3):1 ;
[0017]二、将稀酸溶液加入步骤一得到的溶液中，调pH值为7 ;
[0018]三、将表面活性剂加入步骤二得到的溶液中，控制温度为30°C?80°C、转速为100?500r/min，搅拌2?8h ;然后真空冷冻3?1h ;其中，表面活性剂与步骤一中聚合物的质量比为1: (100?5)；
[0019]四、在真空或保护气体气氛下，控制温度为-30°C?_5°C，将步骤三得到的产品进行冻干12h?100h，得到聚合物气凝胶。
[0020]【具体实施方式】二:本实施方式与【具体实施方式】一不同的是:步骤一中聚合物为聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、葡萄糖、壳聚糖、羧甲基纤维素或羟甲基纤维素。其它与【具体实施方式】一相同。
[0021]【具体实施方式】三:本实施方式与【具体实施方式】一或二不同的是:步骤一中溶剂为水、甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇和丙酮中的一种或其中几种的混合。其它与【具体实施方式】一或二相同。
[0022]【具体实施方式】四:本实施方式与【具体实施方式】一至三之一不同的是:步骤一中碱为氢氧化钾、氢氧化钠、氯化铵、氨水和脲素中的一种或其中几种的混合。其它与【具体实施方式】一至三之一相同。
[0023]【具体实施方式】五:本实施方式与【具体实施方式】一至四之一不同的是:步骤一中加热温度为40?85°C。其它与【具体实施方式】一至四之一相同。
[0024]【具体实施方式】六:本实施方式与【具体实施方式】一至五之一不同的是:步骤二中稀酸溶液为盐酸溶液、硝酸溶液、磷酸溶液或醋酸溶液，且稀酸质量浓度为6?30%。其它与【具体实施方式】一至五之一相同。
[0025]【具体实施方式】七:本实施方式与【具体实施方式】一至六之一不同的是:步骤三中表面活性剂为苯磺酸钠、聚乙烯基吡咯烷酮、十二烷基硫酸钠或聚四氟乙烯。其它与【具体实施方式】一至六之一相同。
[0026]【具体实施方式】八:本实施方式与【具体实施方式】一至七之一不同的是:步骤三中冷冻温度为_20°C?-5°C。其它与【具体实施方式】一至七之一相同。
[0027]【具体实施方式】九:本实施方式与【具体实施方式】一至八之一不同的是:步骤四中冻干的条件是真空度为5Pa?20Pa。其它与【具体实施方式】一至八之一相同。
[0028]【具体实施方式】十:本实施方式与【具体实施方式】一至九之一不同的是:步骤四中冻干中保护气体为氮气、氩气和氦气中的一种或其中任意两种的混合。其它与【具体实施方式】一至九之一相同。
[0029]采用以下实施例验证本发明的有益效果:
[0030]实施例一:
[0031]本实施例聚合物气凝胶的制备方法，具体是按照以下步骤进行的:
[0032]—、将聚合物聚丙烯酰胺加入溶剂水中，再加入氢氧化钾，控制温度为60°C、转速为120r/min，搅拌5h ;其中，溶剂和聚合物的质量比为100:1，聚合物和碱的质量比为2:1 ;
[0033]二、将质量浓度为8%的盐酸溶液加入步骤一得到的溶液中，调pH值为7 ；
[0034]三、将聚乙烯基吡咯烷酮加入步骤二得到的溶液中，控制温度为50 °C、转速为200r/min，搅拌4h ;然后真空冷冻5h ;其中，聚乙烯基吡咯烷酮与步骤一中聚合物的质量比为1:25，冷冻温度为-10°C ;
[0035]四、在真空条件下，控制温度为-20°C，将步骤三得到的产品进行冻干36h，得到聚合物气凝胶；其中，真空度为10Pa。
[0036]本实施例制备的聚合物气凝胶照片如图1所示，从图中可以看出产品为疏松、多孔的块状结构，说明成功制备了聚合物气凝胶。
[0037]采用本实施例制备的聚合物气凝胶吸附氯仿的实验照片如图2和图3所示，图2为氯仿被吸附前，图3为吸附后，从图中可以看出，合成的聚合物气凝胶对氯仿有较好的吸附性能，可以用于去除污水中的有机物。
[0038]本发明具有工艺简单、成本低、产率高、所需设备简单的优点，且易于实现商业化。可对海水表面的汽油、柴油、氯仿、丙酮等有机物进行吸附。
【主权项】
1.聚合物气凝胶的制备方法，其特征在于该方法具体是按照以下步骤进行的: 一、将聚合物加入溶剂中，再加入碱，控制温度为30?95°C、转速为80?420r/min，搅拌2?12h ;其中，溶剂和聚合物的质量比为(300?40):1，聚合物和碱的质量比为(0.4?3):1 ； 二、将稀酸溶液加入步骤一得到的溶液中，调PH值为7; 三、将表面活性剂加入步骤二得到的溶液中，控制温度为30°C?80°C、转速为100?500r/min，搅拌2?8h ;然后真空冷冻3?1h ;其中，表面活性剂与步骤一中聚合物的质量比为1: (100?5)； 四、在真空或保护气体气氛下，控制温度为-30°C?_5°C，将步骤三得到的产品进行冻干12h?100h，得到聚合物气凝胶。2.根据权利要求1所述的聚合物气凝胶的制备方法，其特征在于步骤一中聚合物为聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、葡萄糖、壳聚糖、羧甲基纤维素或羟甲基纤维素。3.根据权利要求1所述的聚合物气凝胶的制备方法，其特征在于步骤一中溶剂为水、甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇和丙酮中的一种或其中几种的混合。4.根据权利要求1所述的聚合物气凝胶的制备方法，其特征在于步骤一中碱为氢氧化钾、氢氧化钠、氯化铵、氨水和脲素中的一种或其中几种的混合。5.根据权利要求1所述的聚合物气凝胶的制备方法，其特征在于步骤一中加热温度为40 ?85°C。6.根据权利要求1所述的聚合物气凝胶的制备方法，其特征在于步骤二中稀酸溶液为盐酸溶液、硝酸溶液、磷酸溶液或醋酸溶液，且稀酸质量浓度为6?30%。7.根据权利要求1所述的聚合物气凝胶的制备方法，其特征在于步骤三中表面活性剂为苯磺酸钠、聚乙烯基吡咯烷酮、十二烷基硫酸钠或聚四氟乙烯。8.根据权利要求1所述的聚合物气凝胶的制备方法，其特征在于步骤三中冷冻温度为-20°C?_5°C。9.根据权利要求1所述的聚合物气凝胶的制备方法，其特征在于步骤四中冻干的条件是真空度为5Pa?20Pa。10.根据权利要求1所述的聚合物气凝胶的制备方法，其特征在于步骤四中冻干中保护气体为氮气、氩气和氦气中的一种或其中任意两种的混合。
【专利摘要】聚合物气凝胶的制备方法，本发明涉及气凝胶的制备方法领域。本发明要解决国内高吸油性材料生产量低、应用范围窄，吸油性能弱的技术问题。方法：一、聚合物预处理；二、酸处理；三、冷冻；四、冻干。本发明具有工艺简单、成本低、产率高、所需设备简单的优点，且易于实现商业化。可对海水表面的汽油、柴油、氯仿、丙酮等有机物进行吸附。本发明用于制备聚合物气凝胶。
【IPC分类】C08J9/28, C08J3/075, C02F1/28, B01J20/26
【公开号】CN105131328
【申请号】CN201510611447
【发明人】付宏刚, 刁忠伟, 王蕾, 佟苗苗, 赵丽, 冯贺
【申请人】黑龙江大学
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年9月23日