一种具有pH响应性的海绵的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及具有pH响应性的海绵的制备方法。
【背景技术】
[0002]智能可控释放材料由于具有多种潜在的用途而引起广泛关注。其中，具有pH响应性的可控释放材料被认为是较易获得并对外界环境刺激响应较敏感的一类智能响应性材料。pH响应性可控释放材料在医药方面具有诱人的应用前景，在油水分离领域中，设计具有pH响应性的材料表面也有了初步应用，主要都是利用材料表面对不同pH值的水滴的不同浸润性实现选择性的油水分离(分离水中的油或分离油中的水)，原理上则大多是利用嵌段共聚物在不同PH值下构型的转变或材料表面的质子化与去质子化作用而实现pH响应性，但这种pH响应性一般只在二维材料上有所应用，而利用pH响应性实现三维材料在水下对于油品的可控释放目前尚无报道。从该角度来说，海绵不仅可以应用于油水分离，还在其他相关领域有重要的潜在应用。
【发明内容】
[0003]本发明要解决现有pH响应性一般只在二维材料上有所应用，而利用pH响应性无法实现三维材料在水下对于油品的可控释放的问题，而提供一种具有PH响应性的海绵的制备方法。
[0004]一、制备单组份聚氨酯溶液:
[0005]将单组份聚氨酯与丙酮混合，得到单组份聚氨酯溶液；
[0006]所述的单组份聚氨酯的质量与丙酮的体积比为(0.001?0.05) g:1mL ；
[0007]二、制备无机粒子分散液:
[0008]将粒径小于20nm的S12粒子、粒径为200nm?300nm的S1 2粒子和丙酮超声混合，得到无机粒子分散液；
[0009]所述的粒径小于20nm的S12粒子与粒径为200nm?300nm的S1 2粒子的质量比为(10?I):1 ;所述的无机粒子分散液中粒径小于20nmSi02粒子和粒径为200nm?300nm的S12S子的总质量百分数为0.5%?12% ;
[0010]三、喷涂单组份聚氨酯溶液:
[0011]①、采用喷嘴直径为0.1mm?0.4mm的喷枪，并调整喷枪的喷嘴与海绵的待喷涂面的距离为20m?40cm，在喷涂压力为10kPa?200kPa和移动速度为lcm/s?5cm/s的条件下进行喷涂，至海绵的待喷涂面全部均匀喷到单组份聚氨酯溶液；
[0012]②、重复步骤三①3次?7次，得到单面覆有聚氨酯胶层的海绵；
[0013]③、重复步骤三①至②，实现对单面覆有聚氨酯胶层的海绵其余的待喷涂面进行喷涂，完成海绵表面单组份聚氨酯溶液的喷涂，然后在室温下悬挂待溶剂挥发，得到表面覆有聚氨酯胶层的海绵；
[0014]四、喷涂无机粒子分散液:
[0015]①、采用喷嘴直径为0.2mm?Imm的喷枪，并调整喷枪的喷嘴与表面覆有聚氨酯胶层的海绵待喷涂面的距离为1m?20cm，在喷涂压力为90kPa?300kPa和移动速度为2cm/s?8cm/s的条件下进行喷涂，至表面覆有聚氨酯胶层的海绵待喷涂面全部均匀喷到无机粒子分散液；
[0016]②、重复步骤四①4次?8次，得到单面无机粒子修饰的海绵；
[0017]③、重复步骤四①至②，实现对单面无机粒子修饰的海绵其余的待喷涂面进行喷涂，完成海绵表面无机粒子分散液的喷涂，然后在室温下固化，得到无机粒子修饰的具有微纳米粗糙结构的海绵；
[0018]五、喷金:
[0019]对无机粒子修饰的具有微纳米粗糙结构的海绵进行喷金处理，金层厚度为1nm?50nm，得到喷金后的海绵；
[0020]六、巯基修饰:
[0021]将巯基长链烷烃和巯基长链烷基酸加入到无水乙醇中，得到含有巯基长链烷烃和巯基长链烷基酸的乙醇溶液，然后将含有巯基长链烷烃和巯基长链烷基酸的乙醇溶液均匀涂覆到喷金后的海绵各个表面，得到表面被含有巯基长链烷烃和巯基长链烷基酸的乙醇溶液润湿的海绵，将表面被含有巯基长链烷烃和巯基长链烷基酸的乙醇溶液润湿的海绵密封保存Ih?24h，烘干，得到具有pH响应性的海绵，即完成一种具有pH响应性的海绵的制备方法；
[0022]所述的巯基长链烷烃的碳链长度为11个?16个碳原子；所述的巯基长链烷基酸的碳链长度为11个?16个碳原子；
[0023]所述的巯基长链烷烃与巯基长链烷基酸的摩尔比为1: (0.25?2.33);所述的含有疏基长链烧经和疏基长链烧基酸的乙醇溶液中疏基长链烧经和疏基长链烧基酸为溶质，无水乙醇为溶剂，溶质的浓度为lmmol/L。
[0024]本发明的有益效果是:1、本发明的方法简单，只需要几步简单的喷涂和涂覆便可以完成，不需要任何复杂的设备，原料易得，生产周期短，所有的反应过程的一个周期在24h内便可完成。
[0025]2、处理后的海绵表面具有较强的疏水性，可阻止海绵在水下时水进入海绵内部；而其与碱性液滴的接触角为0°，从而使其在碱性条件下水可渗入海绵内部与海绵内部的表面活性剂接触，在重力作用下将吸收的油品释放出来。
[0026]3、海绵表面的粗糙结构具有很好的机械稳定性，原因是单组分聚氨酯胶含有大量的异氰酸酯基( + N = C = O)，一方面异氰酸酯基可以和三聚氰胺甲醛树脂泡沫表面的含活泼氢的基团(-NH2、-NH-等)反应，另一方面又可与亲水S12表面的羟基发生反应，从而形成化学键结合；单组份聚氨酯在空气中便可自行固化，固化后的胶接强度进一步增加，从而获得机械稳定的粗糙表面。
[0027]本发明用于一种具有pH响应性的海绵的制备方法。
【附图说明】
[0028]图1为未处理的三聚氰胺甲醛树脂泡沫在毛细管作用下吸收四氯化碳的照片；
[0029]图2为未处理的三聚氰胺甲醛树脂泡沫吸收四氯化碳后在空气中的照片；
[0030]图3为吸收了四氯化碳的未处理的三聚氰胺甲醛树脂泡沫在水下将油释放出来的照片；
[0031]图4为酸性水滴在实施例一制备的具有pH响应性的海绵表面的接触角；
[0032]图5为中性水滴在实施例一制备的具有pH响应性的海绵表面的接触角；
[0033]图6为碱性液滴在实施例一制备的具有pH响应性的海绵表面接触Os时的接触角；
[0034]图7为碱性液滴在实施例一制备的具有pH响应性的海绵表面接触120s时的接触角；
[0035]图8为碱性液滴在实施例一制备的具有pH响应性的海绵表面接触180s时的接触角；
[0036]图9为未处理的三聚氰胺甲醛树脂泡沫表面放大200倍的扫描电镜图；
[0037]图10为未处理的三聚氰胺甲醛树脂泡沫表面单根纤维放大10000倍的扫描电镜图；
[0038]图11为实施例一制备的具有pH响应性的海绵放大300倍的扫描电镜图；
[0039]图12为实施例一制备的具有pH响应性的海绵表面单根纤维放大7000倍的扫描电镜图；
[0040]图13为实施例一制备的具有pH响应性的海绵在中性水下吸收四氯化碳的照片；
[0041]图14为实施例一制备的具有pH响应性的海绵在中性水下吸收四氯化碳后漂浮在水面上的照片；
[0042]图15为实施例一制备的具有pH响应性的海绵在吸收了四氯化碳后被放入pH=12.5的NaOH水溶液中2分钟时的照片；
[0043]图16为实施例一制备的具有pH响应性的海绵在吸收了四氯化碳后被放入pH =12.5的NaOH水溶液中30分钟时的照片；
[0044]图17为实施例一制备的具有pH响应性的海绵在吸收了四氯化碳后被放入pH =12.5的NaOH水溶液中55分钟时的照片。
【具体实施方式】
[0045]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。
[0046]【具体实施方式】一:本实施方式所述的一种具有pH响应性的海绵的制备方法，具体是按照以下步骤进行的:
[0047]—、制备单组份聚氨酯溶液:
[0048]将单组份聚氨酯与丙酮混合，得到单组份聚氨酯溶液；
[0049]所述的单组份聚氨酯的质量与丙酮的体积比为(0.001?0.05) g:1mL ；
[0050]二、制备无机粒子分散液:
[0051]将粒径小于20nm的S12粒子、粒径为200nm?300nm的S1 2粒子和丙酮超声混合，得到无机粒子分散液；
[0052]所述的粒径小于20nm的S12粒子与粒径为200nm?300nm的S1 2粒子的质量比为(10?I):1 ;所述的无机粒子分散液中粒径小于20nmSi02粒子和粒径为200nm?300nm的S12S子的总质量百分数为0.5%?12% ;
[0053]三、喷涂单组份聚氨酯溶液:
[0054]①、采用喷嘴直径为0.1mm?0.4mm的喷枪，并调整喷枪的喷嘴与海绵的待喷涂面的距离为20m?40cm，在喷涂压力为10kPa?200kPa和移动速度为lcm/s?5cm/s的条件下进行喷涂，至海绵的待喷涂面全部均匀喷到单组份聚氨酯溶液；
[0055]②、重复步骤三①3次?7次，得到单面覆有聚氨酯胶层的海绵；
[0056]③、重复步骤三①至②，实现对单面覆有聚氨酯胶层的海绵其余的待喷涂面进行喷涂，完成海绵表面单组份聚氨酯溶液的喷涂，然后在室温下悬挂待溶剂挥发，得到表面覆有聚氨酯胶层的海绵；
[0057]四、