[发明专利]一种耐磨超疏水超亲油聚氨酯海绵、制备方法及其在油水连续分离中的应用

说明书

本发明属于功能材料技术领域，具体涉及一种耐磨超疏水超亲油聚氨酯海绵的制备方法，其包括如下步骤：1）将疏水性纳米二氧化硅和聚二甲基硅氧烷均匀分散于正己烷或无水乙醇中，获得体系A；2）将清洗干净的聚氨酯海绵放入步骤1）所得体系A中，浸泡1～2h后取出，置于烘箱内烘干，即得。本发明制备方法简单，通过纳米二氧化硅/聚二甲基硅氧烷的修饰，降低聚氨酯海绵的表面能，使聚氨酯海绵的表面和体相均达到超疏水、超亲油的功能。有机溶剂如石蜡油、汽油、柴油、正己烷、丙酮等在其表面接触角为0°，水在其表面接触角>150°。制备所得聚氨酯海绵具有优良的耐磨性，不含氟，环境友好，并且可以对油水混合物进行连续分离。

技术领域

本发明属于功能材料技术领域，具体涉及一种耐磨超疏水超亲油聚氨酯海绵、制备方法及其在油水连续分离中的应用。

背景技术

随着石油工业的迅猛发展，发生的溢油事故也不断增多，严重地危害了自然环境和人类生存。为了尽可能的回收石油这种稀缺资源，同时减小对环境的污染，研究人员试图找到可以很好的分离油污和水的方法。目前，利用仿生超疏水/超亲油表面来进行油水分离是一种行之有效的方法。中国专利CN100344341C 公开了一种超疏水超亲油的油水分离网，利用全氟烷基硅氧烷形成超疏水超亲油全氟烷基硅氧烷膜，虽然效果较好，可是含氟物对环境的污染较大。江雷课题组利用喷涂法在不锈钢网表面制备了超疏水超亲油的聚丙烯酰胺涂层，水滴在其表面接触角达150°以上，而油滴却能快速润湿并透过丝网，从原理上展现了超疏水超亲油技术在油水分离领域的应用启示。近几年来， 用于油水分离的超疏水超亲油网状或多孔状材料也已不断出现。中国专利CN 102953268 B公开了一种超亲油超疏水的涤纶纺织品，利用纺织品的多孔结构来进行油水分离。但是，由于网状多孔状材料的二维尺度效应，缺乏第三维方向的支撑和补充，因此在分离效率、分离速度、耐磨性、耐久性、耐腐蚀性等方面具有一定的局限性。更重要的是上述网状多孔材料进行油水分离时需要对油水混合物进行收集，成本较高，难以实现大规模连续分离。

发明内容

为了克服现有技术的缺点与不足，本发明目的在于提供一种耐磨超疏水超亲油聚氨酯海绵，可用来对油水混合物进行快速连续分离，解决了现有用仿生超疏水/超亲油表面进行油水分离时表面耐久性差，需要用含氟的低表面能物质修饰，成本高、不能连续分离等问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种耐磨超疏水超亲油聚氨酯海绵的制备方法，其包括如下步骤：

1）将疏水性纳米二氧化硅和聚二甲基硅氧烷（PDMS）在磁力搅拌条件下均匀分散于正己烷或无水乙醇中，获得体系A；

2）将清洗干净的聚氨酯海绵放入步骤1）所得体系A中，浸泡1～2h后取出，置于烘箱内烘干100～120℃干燥0.5～1h，即得。

具体的，步骤1）所述体系A中，疏水性纳米二氧化硅含量为0.1～1.0wt%，聚二甲基硅氧烷含量为0.01～0.1wt%，且疏水性纳米二氧化硅与聚二甲基硅氧烷的质量比为9～11：1。

具体的，所述疏水性纳米二氧化硅为DNS系列纳米二氧化硅颗粒，其为表面修饰的疏水型纳米二氧化硅，具有极好的疏水亲油性，购买普通市售产品即可。

较好的，步骤2）中的聚氨酯海绵经下述清洗处理：依次用蒸馏水、无水乙醇超声清洗20～40min，室温下自然晾干。

采用上述方法制备得到耐磨超疏水超亲油聚氨酯海绵。

上述耐磨超疏水超亲油聚氨酯海绵在油水连续分离中的应用。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1）本发明聚氨酯海绵（多孔超疏水整体材料），表层与体相具有同样的超疏水性能，当表面的疏水层遭到破坏时，裸露出的次外层同样具有纳米或微纳米结构，从而保持了材料的超疏水性能不变，有效解决了超疏水表面不稳定、耐磨性差的问题。