[发明专利]中空MnO2@SiO2纳米材料改性聚氨酯泡沫的制备方法及应用

说明书

本发明属于功能高分子材料领域，涉及复合聚氨酯泡沫的制备，特别涉及一种中空MnO₂@SiO₂纳米材料改性聚氨酯泡沫的制备方法及应用。本发明首先用水热法制得氧化铁，然后通过模板法包裹二氧化硅，再利用水热法制得MnO₂@SiO₂，然后用硅烷偶联剂KH570改性，得到疏水亲油的改性MnO₂@SiO₂纳米材料，最后将其均匀分散到聚氨酯泡沫中，自由发泡，从而得到具有吸油性能良好的聚氨酯泡沫。将疏水改性后中空MnO₂@SiO₂纳米材料与聚氨酯泡沫材料复合，得到具有3D多孔结构的中空MnO₂@SiO₂纳米材料‑聚氨酯泡沫3D吸油材料，明显提高聚氨酯材料的疏水性，增大储油空间，有效提高吸油性能。本发明操作简单，成本低，环境友好，易于分离、绿色环保、节能，具有较好的实用特性。

技术领域

本发明属于功能高分子材料领域，涉及复合聚氨酯泡沫的制备，特别涉及一种中空MnO₂@SiO₂纳米材料改性聚氨酯泡沫的制备方法及应用。

背景技术

近年来，随着原油以及石油产品的广泛使用和运输，各种大小规模的溢油事件不断增加，溢油事故发生呈上升趋势，给环境带来极大威胁。墨西哥湾原油泄漏事件得到人们广大关注，溢油事故如不能得到及时有效的处理，那么会对当地的渔业资源、生态环境造成长久的影响。而今，不仅原油污染严重，纺织、造纸及皮革等工业所产生含染料废水的处理已极大的引起社会的关注。

在众多染料废水处理技术中，如氧化处理法、物理吸附法及生化处理技术等，吸附法因其易操作、设计简单、成本低及较低污染残留物等优点，受到广大研究者的青睐。该法所用的吸附剂，一直是人们关注的焦点，而聚氨酯泡沫材料，具有工艺简单、吸附性能优异和无二次污染等特性，成为近年来该领域的研究热点。

目前常用的吸附剂有：活性炭、天然有机吸附剂、天然无机吸附剂、合成吸附剂等。1、活性炭是从水中除去不溶性漂浮物（有机物、某些无机物）最有效的吸附剂，有颗粒状和粉状两种状态。清除水中泄漏物用的是颗粒状活性炭。被吸附的泄漏物可以通过解吸再生回收使用，解吸后的活性炭可以重复使用。影响吸附效率的关键因素是被吸附物分子的大小和极性。吸附速率随着温度的上升和污染物浓度的下降而降低。所以必须通过实验来确定吸附某一物质所需的炭量。试验应模拟泄漏发生时的条件进行。2、天然有机吸附剂由天然产品，如木纤维、玉米秆、稻草、木屑、树皮、花生皮等纤维素和橡胶组成，可以从水中除去油类和与油相似的有机物。天然有机吸附剂具有价廉、无毒、易得等优点，但再生困难。 3、天然无机吸附剂是由天然无机材料制成的，常用的天然无机材料有黏土、珍珠岩、蛭石、膨胀页岩和天然沸石，根据制作材料分为矿物吸附剂和黏土类吸附剂。4、合成吸附剂是专门为纯的有机液体研制的，能有效地清除陆地泄漏物和水体的不溶性漂浮物。对于有极性且在水中能溶解或能与水互溶的物质，不能使用合成吸附剂清除。

能再生是合成吸附剂的一大优点，常用的合成吸附剂有聚氨酯、聚丙烯和有大量网眼的树脂。聚氨酯泡沫是孔-孔相连、低密度、全开孔、半硬质的疏水多孔高分子材料，对油类及三氯化碳、甲苯等有机溶剂都具有较好的吸附性能，具有优异的物理机械性能，弹性好、强度高等特点。

（1）哈尔滨工业大学，2014年博士学位论文，采用孔径为200～400μm 的聚氨酯(PU)海绵为基体，通过化学镀铜和修饰月桂酸的方法，制备了具有超疏水-超亲油特性的PU/Cu复合材料。该材料具有较高的吸油能力，可吸收约自身重量13～18倍的油品，通过挤压材料至形变量为75%时，实现了油品的快捷回收和材料的循环使用，达到了油水混合物选择性分离的目的，但材料的超疏水性能在循环使用9次后即被破坏。