一种巯基接枝改性聚氨酯泡沫塑料的制备方法与流程

[0001]
本发明属于功能化高分子材料领域，涉及一种巯基接枝改性聚氨酯泡沫塑料的制备方法，尤其涉及一种可用于吸附水中富集金属离子的巯基接枝改性聚氨酯泡沫塑料的制备方法。


背景技术：

[0002]
聚氨酯泡沫塑料，是异氰酸酯和羟基化合物经聚合发泡制成，按其硬度可分为软质和硬质两类，其中软质为主要品种。一般来说，它具有极佳的弹性、柔软性、伸长率和压缩强度；化学稳定性好，耐许多溶剂和油类；耐磨性优良，较天然海绵大20倍；还有优良的加工性、绝热性、粘合性等性能，是一种性能优良的缓冲材料，但价格较高。可用于沙发的制作。
[0003]
随着聚氨酯泡沫在保温、包装、家居等领域的广泛应用，生产过程中的边废料和废旧制品量也相应增加。聚氨酯泡沫具有三维交联结构，不能如普通热塑性塑料一般进行回收重新加工，而是大多采用物理破碎后，做填料使用，附加值不高。
[0004]
聚氨酯泡沫尤其是软泡(海绵)具有质轻多孔的开孔结构，亲水的氨酯基团，可以迅速吸水，并易回收、反复使用。利用废旧的聚氨酯泡沫成本低廉、性能稳定的优点，将其作为水相介质中使用的吸附剂或载体材料。(孙丽伟,刘益军.聚氨酯泡沫材料在环保治理中的应用和研究进展[j].聚氨酯工业,2016,31(06):5-8.)可以部分实现聚氨酯泡沫的高附加值回收。为了使聚氨酯吸附具有一定的选择性，人们对聚氨酯泡沫进行了负载改性，其中，将吸附功能基团与聚氨酯通过化学键合的方式结合，可表现出更好的稳定性和选择性。(张振江,祝丽荔,金娟.聚氨酯泡沫吸附剂的制备及其在金属离子富集/分离方面的应用[j].材料导报,2017,31(05):34-39.)利用聚氨酯的化学结构可反应性能，将聚氨酯为反应底物，将官能团接枝在聚氨酯泡沫上，分别赋予了聚氨酯泡沫吸油性(李华.复合泡沫结构吸油材料的合成及性能研究[d].大连理工大学,2014.)；低浓度氨氮吸附性(陈晓育,杨成建,黄河清,王皓.表面改性泡沫塑料对景观水体中氨氮的吸附特性[j].环境工程,2019,37(01):45-49.)；重金属吸附性(康莹.双硫腙接枝聚氨酯泡塑的制备及其吸附水中镉、汞、铅性能与机理研究[d].长安大学,2015.)等。
[0005]
中国专利cn109467736a公开了一种聚氨酯泡沫的改性方法，采用分子结构中含有季铵阳离子和聚乙二醇链的多功能聚氨酯预聚物，可以应用于聚氨酯泡沫的亲水抗菌改性。
[0006]
巯基是很好的电子给予体，与贵金属、重金属具有良好的络合作用，引入到树脂上可以得到一类新型吸附剂。巯基化改性的各种树脂已被应用于对溶液体系中的ag、au、hg等金属离子的吸附。
[0007]
中国专利cn104109256a公开了一种巯基化壳聚糖改性聚氨酯泡沫塑料的制备方法，属于原位负载型巯基改性聚氨酯泡沫。关于将巯基通过化学方法接枝改性在聚氨酯泡沫上的未见报道。
[0008]
本专利将废旧的聚氨酯泡沫，通过化学方法，将巯基接枝在泡沫材料上，可作为一
类新型吸附材料，并实现聚氨酯泡沫的高附加值回收。


技术实现要素：

[0009]
有鉴于此，本发明提供了一种巯基接枝改性聚氨酯泡沫塑料的制备方法，本发明是通过化学接枝的方法，将巯基官能团接枝到聚氨酯泡沫上。所制备的聚氨酯泡沫可作为一类新型吸附材料，实现聚氨酯泡沫的高附加值回收。
[0010]
本发明提供了一种巯基接枝改性聚氨酯泡沫塑料的制备方法，包括以下步骤：
[0011]
(1)氯甲基化泡沫的制备：将聚氨酯泡沫置于二氧六环中，室温溶胀6-12小时后，在溶剂中加入氯甲基甲醚和催化剂；反应后取出聚氨酯泡沫，依次用乙醇、稀盐酸、水冲洗，得到氯甲基化泡沫；
[0012]
(2)硫代乙酰基化聚氨酯泡沫的制备：将氯甲基化泡沫置于n，n-二甲基甲酰胺的硫代乙酸钾溶液中反应；反应后取出聚氨酯泡沫，用水冲洗，得到硫代乙酰基化聚氨酯泡沫；
[0013]
(3)巯基接枝改性的聚氨酯泡沫的制备：将硫代乙酰基化聚氨酯泡沫置于碱性溶液中反应，倒掉碱液，水洗；然后将泡沫放入过量的酸性溶液中浸泡一天，水洗至中性，放入烘箱中烘干，即得到巯基接枝改性的聚氨酯泡沫。
[0014]
优选的，所述步骤(1)中的催化剂为氯化锌，反应温度为20-50℃，反应时间为12-24小时。
[0015]
优选的，所述步骤(2)中的反应温度为40-60℃，反应时间为12-24小时。
[0016]
优选的，所述步骤(3)中的碱性溶液为10wt％的naoh溶液。
[0017]
优选的，所述步骤(3)中碱性溶液的反应条件为调温至70℃左右，水煮3-5小时。
[0018]
优选的，所述步骤(3)中的酸性溶液为盐酸溶液。
[0019]
本发明的另一目的是提供一种巯基接枝改性聚氨酯泡沫塑料的应用方法，将巯基接枝改性聚氨酯泡沫塑料用于吸附水中的汞离子。
[0020]
与现有技术相比，本发明具有以下优异效果：本发明通过化学接枝的方法，将巯基官能团接枝到聚氨酯泡沫上，该聚氨酯泡沫可作为一类新型吸附材料，使聚氨酯泡沫材料表现出优异的吸附性能。本发明的制造成本低廉，能够实现废旧聚氨酯泡沫的高附加值利用，能够给社会带来了巨大的经济效益。
附图说明
[0021]
图1为实施例1巯基接枝改性的聚氨酯泡沫塑料的xps谱图；
[0022]
图2为应用实施例1巯基接枝改性聚氨酯泡沫塑料处理不同浓度汞离子溶液的吸附曲线。
具体实施方式
[0023]
下面以实施例的方式进一步说明本发明。
[0024]
实施例1
[0025]
一种巯基接枝改性聚氨酯泡沫塑料的制备方法，包括以下步骤：
[0026]
(1)氯甲基化泡沫的制备：将聚氨酯泡沫置于二氧六环中，室温溶胀6-12小时后，
在溶剂中加入氯甲基甲醚和催化剂氯化锌(zncl2)，控制温度为30℃，反应18小时；反应后取出聚氨酯泡沫，依次用乙醇、稀盐酸、水冲洗，得到氯甲基化泡沫；
[0027]
(2)硫代乙酰基化聚氨酯泡沫的制备：将氯甲基化泡沫置于n，n-二甲基甲酰胺的硫代乙酸钾溶液中控制温度为50℃，反应15小时；反应后取出聚氨酯泡沫，用水冲洗，得到硫代乙酰基化聚氨酯泡沫；
[0028]
(3)巯基接枝改性的聚氨酯泡沫的制备：将硫代乙酰基化聚氨酯泡沫置于10wt％naoh溶液中，调温至70℃左右，水煮4小时，倒掉碱液，水洗；然后将泡沫放入过量的盐酸溶液中浸泡一天，水洗至中性，放入烘箱中烘干，即得到巯基接枝改性的聚氨酯泡沫。
[0029]
用上述巯基接枝改性聚氨酯泡沫塑吸附不同浓度汞离子溶液。
[0030]
实施例2
[0031]
一种巯基接枝改性聚氨酯泡沫塑料的制备方法，包括以下步骤：
[0032]
(1)氯甲基化泡沫的制备：将聚氨酯泡沫置于二氧六环中，室温溶胀6-12小时后，在溶剂中加入氯甲基甲醚和催化剂氯化锌(zncl2)，控制温度为50℃，反应20小时；反应后取出聚氨酯泡沫，依次用乙醇、稀盐酸、水冲洗，得到氯甲基化泡沫；
[0033]
(2)硫代乙酰基化聚氨酯泡沫的制备：将氯甲基化泡沫置于n，n-二甲基甲酰胺的硫代乙酸钾溶液中控制温度为40℃，反应15小时；反应后取出聚氨酯泡沫，用水冲洗，得到硫代乙酰基化聚氨酯泡沫；
[0034]
(3)巯基接枝改性的聚氨酯泡沫的制备：将硫代乙酰基化聚氨酯泡沫置于10wt％naoh溶液中，调温至70℃左右，水煮4小时，倒掉碱液，水洗；然后将泡沫放入过量的盐酸溶液中浸泡一天，水洗至中性，放入烘箱中烘干，即得到巯基接枝改性的聚氨酯泡沫。
[0035]
用实施例1制备的巯基接枝改性聚氨酯泡沫塑料吸附不同浓度汞离子溶液，吸附结果如图2所示。图2中曲线1为利用巯基接枝改性聚氨酯泡沫塑料对汞离子浓度为2.0mmol/l的溶液进行吸附；曲线2为利用该吸附材料对汞离子浓度为3.0mmol/l的溶液进行吸附。从图2中可以看出，本发明的巯基接枝改性聚氨酯泡沫塑料具有较高的吸附性能。
[0036]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。