一种光敏聚合物修饰的吸附材料及其制备方法和用图
【技术领域】
[0001] 本发明属于高分子复合材料技术领域，具体涉及一种具有紫外光响应性的螺吡喃 型光敏聚合物-三聚氰胺泡沫复合吸附材料、其制备方法，及其作为吸油材料的用途。
【背景技术】
[0002] 近些年来，频繁发生的石油及有机溶剂泄露事件不仅给自然环境带来严重危害， 也给社会经济带来巨大影响，不利于社会的循环可持续发展。目前，利用吸油材料处理泄露 的油类及有机溶剂是最经济有效的方法之一。然而，传统的吸油材料(如硅藻土、吸油垫、纤 维织物等）虽然成本较低但是仍存在明显的不足：（1)吸附量小；（2)油水选择性差；（3)保 油性差、回收效率低。因此，如何制备吸油倍率高、油水选择性高、保油性好且可重复使用的 新型吸附材料已经成为当今的研宄热点。
[0003] 许多科研工作者从自然界中"超疏水（superhydrophobicity)"这一现象获取灵 感，利用诸多方法制备出一系列具有超疏水亲油性质的新型吸附材料。其中，吸附材料的基 底通常选择聚氨酯海绵、三聚氰胺泡沫、氧化石墨烯泡沫等既具有较多可修饰官能团，又具 有良好机械性能的多孔材料。而针对这些多孔材料的修饰方法则有纳米沉积法、小分子表 面修饰及聚合物共聚等。
[0004] 螺吡喃（spiropyran)及其衍生物是一类重要的光敏感化合物，由于其可在紫外/ 可见光照射下实现开环/闭环的转变，而开环/闭环又使其具有亲水/亲油的不同性质，因 而在吸附材料领域受到了许多研宄者的关注。已有文献报道将螺吡喃小分子通过脱水缩合 等方法修饰到基底材料表面，获得了在可见光下呈疏水性而在紫外光下呈亲水性的功能材 料，但是该方法也存在反应效率较低等不足。因此，如果将螺吡喃功能单体与基底材料进行 引发聚合，则不仅可以提高原料利用率，同时也有望获得可进行疏水/亲水性质转变的吸 油材料。
【发明内容】
[0005] 针对上述情况，本发明的目的是通过一种新颖的制备方法来获得螺吡喃型智能光 敏吸附材料，以实现该吸附材料在可见光/紫外光照射下进行吸附/脱附油类及有机物的 作用。
[0006] 本发明的基本原理如下：首先利用硅烷偶联剂(如乙條基二氣硅烷）在基底材料 (如三聚氰胺泡沫）上引入可进行聚合反应的碳碳双键，然后在引发剂的引发下，与同样含 有碳碳双键的螺吡喃衍生物进行自由基共聚，最终得到基底材料上总体修饰出一层光敏聚 合物的新型吸附材料。在可见光下，所获得的吸附材料为疏水性材料，可用于吸附泄露的油 类及有机物。吸附完毕后，利用紫外光照射，可使上述呈疏水性的吸附材料转变成亲水性材 料，利用油水排斥自动脱附油类及有机物，从而实现吸附物的回收以及吸附材料的重复使 用。
[0007] 为了达到上述目的，本发明采用如下具体技术方案： 一种螺吡喃型光敏聚合物修饰的吸附材料的制备方法，其包括如下步骤： 1) 光敏感单体的合成：在惰性气体保护下，将螺吡喃（SP-OH)溶解于无水溶剂中，滴加 不饱和酰化试剂后，在冰浴条件下反应10~20小时，反应结束后，减压除去溶剂，经色谱法 纯化，真空干燥，得到光敏感单体，其中所述螺吡喃与不饱和酰化试剂的摩尔比为1:1. 1~3， 所述螺吡喃的结构式如下所示：
【主权项】
1. 一种螺吡喃型光敏聚合物修饰的吸附材料的制备方法，其包括如下步骤： 1) 光敏感单体的合成：在惰性气体保护下，将螺吡喃溶解于无水溶剂中，滴加不饱和酰 化试剂后，在冰浴条件下反应10~20小时，反应结束后，减压除去溶剂，经色谱法纯化，真空 干燥，得到光敏感单体； 其中：所述螺吡喃与不饱和酰化试剂的摩尔比为1:1. 1~3,所述螺吡喃的结构式如下 所示：
2) 基底材料的修饰：按照1:400~500的浴比，将基底材料在修饰液中浸没5~20分钟， 取出并挤干修饰液，然后用有机溶剂洗涤，于l〇〇°C烘干，得到修饰化基底材料； 其中：所述修饰液为硅烷偶联剂在甲苯或N，N-二甲基甲酰胺中的溶液，所述修饰液中 硅烷偶联剂的重量百分比为〇. 5~2% ; 3) 光敏感单体与修饰化基底材料的共聚：按照1:300~500的浴比，将步骤2)中得到的 修饰化基底材料浸没于共聚液中，反复挤压后，在惰性气体保护下于65~75°C反应12~24小 时，取出并挤干共聚液，然后用低极性溶剂洗涤，于l〇〇°C烘干，得到螺吡喃型光敏聚合物修 饰的吸附材料； 其中：所述共聚液为步骤1)中得到的光敏感单体和共聚引发剂在环己酮或N，N-二甲 基甲酰胺中的溶液，所述共聚液中光敏感单体的重量百分比为2~6%，共聚引发剂与光敏感 单体的摩尔比为1:70~100。
2. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中所述溶剂选自二氯甲烷、氯 仿、甲苯中的任意一种。
3. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中所述不饱和酰化试剂选自 2-甲基丙烯酰氯、丙烯酰氯、甲基丙烯酸酐中的任意一种。
4. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中所述基底材料选自聚氨酯 海绵、三聚氰胺泡沫、氧化石墨烯泡沫中的任意一种。
5. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中所述硅烷偶联剂选自乙烯 基三氯硅烷、γ-(2-甲基丙烯酰氧基）丙基三甲氧基硅烷、β-(2-甲基丙烯酰氧基）乙基 三乙酰氧基硅烷、γ-(异戊烯酰氧基）丙基三乙氧基硅烷中的任意一种。
6. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中所述修饰液中硅烷偶联剂 的重量百分比为1%。
7. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤3)中所述反应的温度为70°C， 时间为12小时。
8. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤3)中所述共聚液中光敏感单体 的重量百分比为5%，共聚引发剂与光敏感单体的摩尔比为1:70。
9. 根据权利要求1至8中任一项所述的制备方法制备的螺吡喃型光敏聚合物修饰的吸 附材料。
10.根据权利要求9所述的螺吡喃型光敏聚合物修饰的吸附材料作为吸油材料的用 途D
【专利摘要】本发明公开了一种光敏聚合物修饰的吸附材料及其制备方法和用途。具体而言，本发明的制备方法包括如下步骤：1）螺吡喃型光敏感单体的合成；2）基底材料的硅烷偶联剂修饰；3）光敏感单体与修饰化基底材料的共聚。通过该方法制备的光敏聚合物修饰的吸附材料不仅增强了原有基底材料的油水选择性及保油性能，同时赋予了该吸附材料光控吸附/脱附油类及有机溶剂的特性，与目前依靠机械压力挤压脱油的方法相比更加智能化，所受的空间及时间限制更小，易于操作。
【IPC分类】B01J20-30, B01J20-26, B01D17-022
【公开号】CN104667888
【申请号】CN201510046817
【发明人】路建美, 陈冬赟, 邢庆健
【申请人】苏州大学
【公开日】2015年6月3日
【申请日】2015年1月29日