本申请涉及改性材料,尤其是涉及一种海绵材料改性剂及其制备方法。
背景技术:
1、海绵材料作为一种多孔材料,广泛应用于隔音、吸震、过滤、储能等领域。然而,传统海绵材料在性能上存在一些局限,如耐水性、耐油耐溶剂性、机械强度等方面的不足,限制了其应用范围。
2、目前,针对海绵材料的改性研究正在不断深入,旨在通过化学或物理方法改善其性能。改性海绵材料通常采用的方法包括添加功能性填料、表面涂覆改性、化学交联等。这些方法虽然能够在一定程度上提升材料的特定性能,但往往存在工艺复杂、成本高昂或性能提升不明显等问题,故有待改善。
技术实现思路
1、为了提升海绵的耐水耐油性能,本申请提供一种海绵材料改性剂及其制备方法。
2、本申请提供的一种海绵材料改性剂及其制备方法采用如下的技术方案:
3、第一方面,本申请提供的一种海绵材料改性剂,采用如下的技术方案:
4、一种海绵材料改性剂,包括以下质量份数的组分:
5、增粘改性氟硅树脂60-80份
6、疏水改性纳米氧化铝10-20份
7、流平剂3-5份
8、溶剂80-100份。
9、增粘改性氟硅树脂通过引入粘性基团,提升改性剂的反应性能和粘附性能,使得改性剂能够与海绵反应从而牢固结合,氟硅树脂具有良好的稳定性,表面能低,具有疏水疏油的性能,能够提升海绵的耐水性能、耐油性能和耐溶剂性能,提升海绵的稳定性;疏水改性纳米氧化铝具有良好的疏水性能和体系相容性,能够在海绵的表面构建粗糙的微纳结构,与增粘改性氟硅树脂协同作用,降低表面能,提升海绵的耐水性能、耐油性能、耐溶剂性能和稳定性。
10、优选的,所述增粘改性氟硅树脂的制备原料包括单宁酸接枝硅烷和含氟硅烷。
11、通过单宁酸接枝硅烷和含氟硅烷反应得到的增粘改性氟硅树脂具有良好的粘附性能,能够在海绵的表面形成均匀致密的交联网络结构,增强海绵的机械性能,提升其压缩强度和拉伸强度。
12、优选的,所述单宁酸接枝硅烷的制备原料包括单宁酸和11-溴十一烷基三乙氧基硅烷。
13、单宁酸具有良好的粘附性能和反应活性,丰富的酚羟基可以和11-溴十一烷基三乙氧基硅烷发生醚化反应,提升硅烷的粘附性能;单宁酸具有良好的抗氧化性能,能够清除自由基,提升海绵在高温环境中的稳定性;单宁酸还能够通过调节增粘改性氟硅树脂的表面微观结构,优化氟元素的分布,降低表面能,提升疏水性和疏油性。
14、优选的,所述含氟硅烷包括全氟己基乙基三氯硅烷和十七氟癸基三甲氧基硅烷。
15、全氟己基乙基三氯硅烷和十七氟癸基三甲氧基硅烷具有良好的疏水疏油性能,氟原子具有低表面能,含氟硅烷中的长链氟碳基团能够在海绵表面进行紧密的排列,同时减少溶剂的浸润影响,提升海绵的耐水性能、耐油性能和耐溶剂性能;含氟硅烷具有良好的耐高温性能和耐化学腐蚀性能,能够提升海绵的稳定性,减少恶劣环境对于海绵性能的破坏。
16、优选的,所述单宁酸接枝硅烷、全氟己基乙基三氯硅烷和十七氟癸基三甲氧基硅烷的质量比为(0.6-0.8):1:1.5。
17、按照上述质量比制备的增粘改性氟硅树脂具有良好的耐水性能、耐油性能和耐溶剂性能,能够提升海绵的稳定性和机械性能。
18、优选的,所述疏水改性纳米氧化铝的制备原料包括纳米氧化铝、马来松香酸和酰氯。
19、优选的,所述马来松香酸的制备原料包括马来酸酐和松香酸。
20、纳米氧化铝能够帮助改性剂在海绵的表面构筑粗糙的微纳结构,进一步提升改性后的海绵的疏水疏油性能;通过马来酸酐和松香酸反应得到的马来海松酸具有良好的反应性能,与酰氯反应后反应活性进一步提升,能够作为纳米氧化铝和海绵之间的连接桥梁,使得疏水改性纳米氧化铝能够与海绵进行反应,得到均匀致密的改性层;纳米氧化铝具有高强度和硬度,能够提升海绵的抗压缩性能和抗拉伸性能,提升海绵的致密性和稳定性。
21、优选的,所述纳米氧化铝、马来松香酸和酰氯的质量比为(1.5-2):1:0.32。
22、按照上述质量比制备的疏水改性纳米氧化铝具有良好的疏水疏油性能和反应性能,能够提升改性后海绵的抗拉伸性能、抗压缩性能和稳定性。
23、优选的,所述流平剂包括丙烯酰胺。
24、第二方面,本申请提供一种海绵材料改性剂的制备方法,采用如下技术方案:
25、一种应用于海绵材料改性剂的制备方法,包括如下步骤:
26、将增粘改性氟硅树脂、疏水改性纳米氧化铝和流平剂分散至溶剂中,搅拌均质化后得到海绵材料改性剂。
27、按照上述步骤制备的海绵材料改性剂能够提升海绵的耐水性能、耐油性能和耐溶剂性能,在海绵表面构筑的粗糙三维氟硅树脂网络能够在提升稳定性的同时提升海绵的抗拉伸性能和抗压缩性能。
28、综上所述,本申请包括以下至少一种有益技术效果:
29、1.增粘改性氟硅树脂通过引入粘性基团,提升改性剂的反应性能和粘附性能,使得改性剂能够与海绵反应从而牢固结合,氟硅树脂具有良好的稳定性,表面能低,具有疏水疏油的性能,能够提升海绵的耐水性能、耐油性能和耐溶剂性能,提升海绵的稳定性;疏水改性纳米氧化铝具有良好的疏水性能和体系相容性,能够在海绵的表面构建粗糙的微纳结构,与增粘改性氟硅树脂协同作用,降低表面能,提升海绵的耐水性能、耐油性能、耐溶剂性能和稳定性。
30、2.单宁酸具有良好的粘附性能和反应活性,丰富的酚羟基可以和11-溴十一烷基三乙氧基硅烷发生醚化反应,提升硅烷的粘附性能;单宁酸具有良好的抗氧化性能,能够清除自由基,提升海绵对于高温环境的抵抗力和稳定性;单宁酸还能够通过调节增粘改性氟硅树脂的表面微观结构,优化氟元素的分布,降低表面能,提升疏水性和疏油性。全氟己基乙基三氯硅烷和十七氟癸基三甲氧基硅烷具有良好的疏水疏油性能,氟原子具有低表面能,含氟硅烷中的长链氟碳基团能够在海绵表面进行紧密的排列,同时减少溶剂的浸润影响,提升海绵的耐水性能、耐油性能和耐溶剂性能;含氟硅烷具有良好的耐高温性能和耐化学腐蚀性能,能够提升海绵的稳定性,减少恶劣环境对于海绵性能的破坏。
31、3.纳米氧化铝能够帮助改性剂在海绵的表面构筑粗糙的微纳结构,进一步提升改性后的海绵的疏水疏油性能;通过马来酸酐和松香酸反应得到的马来海松酸具有良好的反应性能,与酰氯反应后反应活性进一步提升,能够作为纳米氧化铝和海绵之间的连接桥梁,使得疏水改性纳米氧化铝能够与海绵进行反应,得到均匀致密的改性层;纳米氧化铝具有高强度和硬度,能够提升海绵的抗压缩性能和抗拉伸性能,提升海绵的致密性和稳定性。
1.一种海绵材料改性剂,其特征在于:包括以下质量份数的组分:
2.根据权利要求1所述的一种海绵材料改性剂,其特征在于:所述增粘改性氟硅树脂的制备原料包括单宁酸接枝硅烷和含氟硅烷。
3.根据权利要求2所述的一种海绵材料改性剂,其特征在于:所述单宁酸接枝硅烷的制备原料包括单宁酸和11-溴十一烷基三乙氧基硅烷。
4.根据权利要求3所述的一种海绵材料改性剂,其特征在于:所述含氟硅烷包括全氟己基乙基三氯硅烷和十七氟癸基三甲氧基硅烷。
5.根据权利要求4所述的一种海绵材料改性剂,其特征在于:所述单宁酸接枝硅烷、全氟己基乙基三氯硅烷和十七氟癸基三甲氧基硅烷的质量比为(0.6-0.8):1:1.5。
6.根据权利要求1所述的一种海绵材料改性剂,其特征在于:所述疏水改性纳米氧化铝的制备原料包括纳米氧化铝、马来松香酸和酰氯。
7.根据权利要求6所述的一种海绵材料改性剂,其特征在于:所述马来松香酸的制备原料包括马来酸酐和松香酸。
8.根据权利要求7所述的一种海绵材料改性剂,其特征在于:所述纳米氧化铝、马来松香酸和酰氯的质量比为(1.5-2):1:0.32。
9.根据权利要求1所述的一种海绵材料改性剂,其特征在于:所述流平剂包括丙烯酰胺。
10.一种应用于如权利要求1所述的海绵材料改性剂的制备方法,其特征在于:包括如下步骤: