[发明专利]一种Mg/Al/C纤维-聚氨酯发泡材料的制备方法及其应用

说明书

本发明属于高分子复合材料合成技术领域，涉及碳纤维‑聚氨酯多孔发泡材料的制备，特别涉及Mg/Al/C纤维‑聚氨酯发泡材料的制备方法及其应用。一种Mg/Al/C纤维‑聚氨酯发泡材料的制备方法，先制备Mg/Al/C纤维材料，然后对其疏水改性，再将疏水Mg/Al/C纤维、聚醚多元醇NJ‑330、发泡剂、泡沫稳定剂和催化剂室温下混合搅拌，加入甲苯二异氰酸酯后，利用一步发泡法制得。本发明利用乙烯基三乙氧基硅烷对Mg/Al/C纤维进行疏水改性并将Mg/Al/C纤维粉体均匀地分散到泡沫材料中，提高材料的吸油性能，抗老化性和热稳定性，从而达到改善泡沫复合材料综合性能的目的。以三氯甲烷为吸附对象，试验显示具有较好的吸油和去除效果，可应用于处理石油泄漏、有机溶剂污染等，操作简单、吸附率高。

技术领域

本发明属于高分子复合材料合成技术领域，涉及碳纤维-聚氨酯多孔发泡材料的制备，特别涉及一种Mg/Al/C纤维-聚氨酯发泡材料的制备方法及其应用。

背景技术

随着世界工业的不断发展，油田泄漏、油船漏油、输油管路破裂、大型化工厂、化工原料仓库等化工原料集中贮存地事故的发生，造成了河流、海洋的严重污染并带来了不可估量的生态灾难和经济损失。油类和溶剂进入水体不仅会使溶解氧下降，导致水质恶化，水生生物和海洋摄食鸟类死亡，而且还会威胁近海渔业水产养殖业旅游业等的发展。因此，治理油类污染势在必行。

目前，常规治理溢油的方法有原位燃烧、机械收集、化学分散剂、生物降解和吸油材料。使用吸油材料是简单有效的治理溢油的方法，使用安全、无二次污染。理想的吸油材料应当具备高吸油能力、高选择性、低密度、良好的可回收性和环境友好性。按构成材料种类的不同吸油材料可分为：天然无机吸油材料、天然有机吸油材料和化学合成类吸油材料。天然无机吸油材料和天然有机吸油材料廉价易得，但是它们的油水选择性差、饱和吸油能力相对较低、悬浮性较差。常见的化学合成类吸油材料有聚丙烯纤维、高吸油性树脂以及聚氨酯泡沫。聚氨酯泡沫是孔孔相连的多孔材料，其体积密度小、比表面积大、具有良好的油水选择性和高吸油性。由于其密度低，可以浮在水面上，回收方便，因而对处理水面浮油非常有效，受到越来越多的研究人员的关注。

聚氨酯泡沫在吸油过程中表现出来的表观吸油量是由表面吸附量和毛细凝结量两部分组成。研究表明催化体系、发泡剂、泡沫稳定剂和指数等对其孔结构和吸油性能有影响，以聚醚多元醇和甲苯二异氰酸酯为原料，采用一步法发泡工艺，合成了一种泡沫孔结构较好、且具有较好吸油能力的聚氨酯软质泡沫材料，并得到了最佳工艺条件。

目前聚氨酯泡沫在吸油方面的研究的主要成果为：

（1）化工新型材料，2014，(10)：158-160，报道了采用一步法发泡工艺，将可降解的天然植物纤维木粉添加到聚氨酯原料中发泡，成功合成了可降解的高吸油聚氨酯泡沫。研究了木粉含量对聚氨酯泡沫的泡孔结构、拉伸强度、吸油性能、吸水性能和降解性能的影响。结果表明：随着木粉添加量的增加，聚氨酯泡沫的吸油倍率缓慢下降；同时，聚氨酯泡沫的降解性能随着木粉添加量的增加而逐渐提高，并且在磷酸盐缓冲溶液中的失重率要高于土埋法中的失重率，说明木粉的添加有效提高了聚氨酯泡沫的降解性。然而这种经过改性后的聚氨酯泡沫材料的吸油选择性并不理想。

（2）高分子学报, 2016，(4)：402-408，报道了一种具有多孔结构的磁性碳化泡沫材料的制备方法，并详细考察了AA 含量、Fe³⁺ 浓度对材料吸附容量、吸附速率的影响。结果表明，当AA含量为5 wt%、FeCl₃浓度为0. 1 mol /L时，所制备的磁性碳化泡沫对有机溶剂和原油的吸附容量达到最高，吸附速率快。材料密度小，可以漂浮于水面，实现对水面原油的有效吸附，并且具有磁场响应特性，通过外界磁场很容易实现油水分离。但是这种材料的稳定性较差，循环使用性有待提高。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明公开了一种Mg/Al/C 纤维复合聚氨酯泡沫高吸油材料的制备方法，所制得的材料吸油率高、热稳定性好。