[发明专利]一种可重复吸油的三维纳米纤维疏水海绵的制备方法

说明书

本发明提供了一种可重复吸油的三维纳米纤维疏水海绵的制备方法，属于吸油功能材料制备技术领域。本发明可重复吸油的三维纳米纤维疏水海绵的制备方法包括采用醋酸纤维素和聚环氧乙烷混合纺丝液，通过静电纺丝得到醋酸纤维素/聚环氧乙烷纳米纤维膜；将醋酸纤维素/聚环氧乙烷纳米纤维膜交联、粉碎处理，加入分散剂，依次采用高速分散和超声处理，经过冷冻干燥，并与疏水改进剂接枝反应，抽真空后得到可重复吸油的纳米纤维疏水海绵。本发明制备出的疏水海绵具有很高的吸附容量和重复使用特性。本发明具有制备工艺简单、可控和成本低等优势，易于实现工业化，有潜力替代现有商用的聚丙烯等材料，应用于油污吸附领域。

技术领域

本发明属于吸油功能材料制备技术领域，具体涉及可重复吸油的三维纳米纤维疏水海绵的制备方法。

背景技术

近年来，全球范围内原油泄漏事故频发，我国作为一个海洋大国也深受其害。通常，这些泄漏出的油污漂浮于水面，极易扩散并形成一层油膜或油水乳液，隔绝水体与空气，致使水中氧气含量降低，因而导致海洋生物的大面积死亡。另一方面，油污中往往存在众多有毒、有害物质，如苯并芘、重金属离子等，它们可通过层层食物链进入人体内，危害生命健康安全。因此，必须及时清除泄漏到水体中的油污，否则将对自然环境和人类社会带来巨大的灾难。相比于化学燃烧、生物降解等处理方式，物理吸附法因处理过程效率高、不会产生二次污染，且回收后的油污经过处理后可二次利用等优势，被证明是一种较为经济、有效的方法。

当前，可用于油污吸附的材料主要包括天然纤维、合成纤维、无机矿物质材料等。然而，基于这些所制备出的吸附材料无法同时兼顾高疏水程度、高吸附容量、可重复使用等优点。随着纳米技术的兴起，新型合成纳米材料因比表面积高、孔隙率高、可设计性强等特点，大量出现在油污吸附领域的研究中。现有的研究热点大多集中于碳质(如碳纳米管、石墨烯等)气凝胶或海绵的制备。虽然此类材料高度疏水，且有着优异的机械强度和吸附效果，但制备成本往往较为昂贵、制备流程也复杂难以控制，只能停留在实验室研究阶段，暂时无法实现大规模工业化生产。

静电纺丝法是一种将聚合物溶液或熔体在静电作用下进行喷射拉伸而获得纳米级纤维的纺丝技术。通过静电纺丝技术可获得高比表面积、结构均匀可控的微纳米纤维，随后经过简单处理、改性即可获得选择性亲水或疏水的超润湿纤维。目前静电纺丝工艺已逐步趋于成熟，且可成规模化生产，这也为合成纳米纤维用于油污吸附提供了强有力的技术支持。

纤维素一般存在于天然有机物或植物中，是一种有着巨大储量的可再生资源。它经过催化剂的作用，部分羟基酯化可得到一种热塑性树脂，被称为醋酸纤维素。醋酸纤维素具有性质稳定、易加工、生物可降解等特点，且来源广泛、价格低廉，常用于制备多孔膜材料并应用于空气过滤、油水分离等领域。但是，醋酸纤维素的静电纺丝工艺条件较为苛刻，对温度、湿度十分敏感，成膜性差，这也限制了其广泛的应用。聚环氧乙烷，是一种热塑性水溶高分子聚合物，它具有增稠、增塑等性质，可作为助纺物质改善其他聚合物的静电纺丝工艺。

发明内容

本发明为了解决现有吸油海绵吸油率不高，而且不能重复利用等问题，提出了一种全新的，可以重复吸油的三维纳米纤维疏水海绵的制备方法。

所述可以重复吸油的三维纳米纤维疏水海绵的制备方法包括如下步骤：

步骤Ⅰ：将醋酸纤维素和聚环氧乙烷混合并溶解在静电纺丝常用溶剂中，得到静电纺丝醋酸纤维素/聚环氧乙烷混合纺丝溶液；

步骤Ⅱ：采用静电纺丝装置将醋酸纤维素/聚环氧乙烷混合纺丝溶液静电纺丝制膜，得到醋酸纤维素/聚环氧乙烷纳米纤维膜；

步骤Ⅲ：将醋酸纤维素/聚环氧乙烷纳米纤维膜放置在60～150℃的条件，下热交联反应1h～10h，得到交联后的醋酸纤维素/聚环氧乙烷纳米纤维膜；

步骤Ⅳ：将交联后的醋酸纤维素/聚环氧乙烷纳米纤维膜进行粉碎，加入分散剂，再依次采用高速分散和超声处理，得到醋酸纤维素/聚环氧乙烷纳米纤维分散液；