无溶剂制备新型超疏水聚氨酯油水分离材料的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种无溶剂制备新型超疏水聚氨酯油水分离材料的方法，具体是将超 疏水性能在原位聚合的过程中引入到聚氨酯体系中，从而改变聚氨酯的润湿性，此聚氨酯 材料可以应用于油水分离领域。
【背景技术】
[0002] 随着人类社会的发展，漏油事件频发，危害人类赖以生存的环境。为解决这个问 题，人们利用了一系列材料例如无机吸附剂、天然纤维等材料吸附水表面的油污，但是这些 材料选择性差，影响了实际应用。
[0003] 为了解决选择性差的问题，人们发展了一系列新型的吸附剂材料例如碳纤维凝 胶、石墨烯海绵、碳纳米管海绵等，这些材料对多种油以及有机溶剂具有选择吸附性。但是 昂贵的原材料使得它们不能大规模制备，因此制备出价格低廉并且具有高的选择性的超疏 水/超亲油材料迫在眉睫。
[0004] 廉价的聚氨酯泡沫由于具有高的比表面积以及良好的机械稳定性已引起人们的 研究兴趣，但由于其亲水性影响了其在油水分离领域的应用。针对这一问题，人们做了大量 的改进，可以总结为通过浸泡修饰后的无机纳米粒子或者通过浸泡过渡层增加其稳定性。 然而，这种改进方法存在机械稳定性不好或者需要大量的溶剂等问题容易造成环境污染。 例如人们利用商品化的聚氨酯在乙醇中浸泡清洗后再次浸泡在铬酸中敏化处理，最后浸泡 在氟化硅烷的乙醇溶液（Adv.Funct.Mater. 2013，23，2881-2886)。因此，发明制备稳 定，无溶剂，并且可以大规模制备的油水分离材料具有潜在的市场。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于推广一种无溶剂制备新型超疏水聚氨酯油水分离材料的方法， 此方法不仅解决了传统制备方法中使用大量溶剂的弊端，而且原料来源广泛，通过凝胶材 料、发泡材料以及改性材料的聚合反应实现了超疏水性、超亲油性以及机械性能稳定性。
[0006] -种无溶剂制备新型超疏水聚氨酯油水分离材料的方法，其特征在于包括以下步 骤： 1) 将硬脂酸超声溶解在聚醚330中，然后在温度为30~40°C、转速为1000~1500r/ min的条件下加入水、硅油、辛酸亚锡、二乙稀三胺搅拌1~5min; 2) 在上述温度条件下，加入甲苯二异氰酸酯，5~10s后将反应液发泡； 3) 发泡10~15min后取出将其放置在50~70°C的烘箱中处理4~6h，得到超疏水 的聚氨酯泡沫。
[0007] 所述聚醚330、水、硅油、辛酸亚锡、二乙烯三胺、硬脂酸、甲苯二异氰酸酯的质量比 为 250. 0 ~334. 0:17. 5 ~37. 0:3. 5 ~4. 7:3. 2 ~4. 7:1:52. 7 ~76. 8:171. 2 ~212. 0。
[0008] 与现有技术相比，本发明的优点在于： 1)本发明降低表面能的材料选用的是动物脂硬脂酸而不是硅烷。
[0009] 2)本发明高的粗糙度以及低的表面能在一步发泡中实现，得到的材料经过多次切 割后仍然保持超疏水性。
[0010] 3)本发明整个制备过程不需要溶剂，环境友好。
【附图说明】
[0011] 图1为本发明实施例1所得产品经过切割后的效果图。
【具体实施方式】
[0012] 实施例1
按上述比例称取各组分，将2. 1lg硬脂酸超声溶解在10. 00g聚醚330中，在温度为35 °C和转速1000r/min条件下将L48g水、0.14g硅油、0.13g辛酸亚锡、0.04g二乙烯三 胺加入到上述混合物中搅拌lmin。在35°C条件下快速加入6. 85g甲苯二异氰酸酯，搅 拌5s后将反应液转移至烧杯中，发泡过程开始，lOmin后取出放置在60 °C的烘箱中处理 4h，得到超疏水的聚氨酯泡沫。所得超疏水聚氨酯表面接触角为153.5° ;油(十六烷）接触 角为〇°。
[0013] 实施例2
按本发明所述的比例称取各组分，将3. 07g硬脂酸超声溶解在10. 00g聚醚330中，在 温度为40 °C和转速1200r/min条件下将L48g水、(X14g硅油、(X13g辛酸亚锡、(X04g 二乙烯三胺加入到上述混合物中搅拌3min。在温度为40 °C条件下快速加入6. 88g甲苯 二异氰酸酯，搅拌5s后将反应液转移至烧杯中，发泡过程开始，lOmin后取出放置在50 °C 的烘箱中处理4h，得到超疏水的聚氨酯泡沫。所得超疏水聚氨酯表面接触角为157.5° ;油 (十六烷）接触角为0°。
[0014] 实施例3
按本发明所述的比例称取各组分，将60. 00g硬脂酸超声溶解在300. 00g聚醚330中， 在温度为30 °C和转速1000r/min条件下将15. 75g水、4. 20g硅油、4. 20辛酸亚锡、0. 9g 二乙烯三胺加入到上述混合物中搅拌5min。在温度为30 °C条件下快速加入190. 20g 甲苯二异氰酸酯，搅拌10s后将反应液转移至烧杯中，发泡过程开始，15min后取出放置 在50 °C的烘箱中处理6h，得到超疏水的聚氨酯泡沫。所得超疏水聚氨酯表面接触角为 154.0° ;油（十六烷）接触角为0°。
【主权项】
1. 一种无溶剂制备新型超疏水聚氨酯油水分离材料的方法，其特征在于包括以下步 骤： 1) 将硬脂酸超声溶解在聚醚330中，然后在温度为30~40°C、转速为1000~1500r/ min的条件下加入水、硅油、辛酸亚锡、二乙稀三胺搅拌1~5min; 2) 在上述温度条件下，加入甲苯二异氰酸酯，5~10s后将反应液发泡； 3) 发泡10~15min后取出将其放置在50~70°C的烘箱中处理4~6h，得到超疏水 的聚氨酯泡沫。2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于所述聚醚330、水、硅油、辛酸亚锡、二乙烯三 胺、硬脂酸、甲苯二异氰酸酯的质量比为250. 0~334. 0:17. 5~37. 0:3. 5~4. 7:3. 2~ 4. 7:1:52. 7 ~76. 8:171. 2 ~212. 0。
【专利摘要】本发明公开了一种无溶剂制备新型超疏水聚氨酯油水分离材料的方法，该方法包括以下步骤：将硬脂酸超声溶解在聚醚330中，然后在温度为30～40℃、转速为1000～1500r/min的条件下加入水、硅油、辛酸亚锡、二乙烯三胺搅拌1～5min；在上述温度条件下，加入甲苯二异氰酸酯，5～10s后将反应液发泡；发泡10～15min后取出将其放置在50～70℃的烘箱中处理4～6h，得到超疏水的聚氨酯泡沫。本发明不仅解决了传统制备方法中使用大量溶剂的弊端，而且原料来源广泛，通过凝胶材料、发泡材料以及改性材料的聚合反应实现了超疏水性、超亲油性以及机械性能稳定性。
【IPC分类】B01D17/022
【公开号】CN105251240
【申请号】CN201510789407
【发明人】张招柱, 葛博, 门学虎, 李永
【申请人】中国科学院兰州化学物理研究所
【公开日】2016年1月20日
【申请日】2015年11月17日