[发明专利]一种水乳化聚二甲基硅氧烷功能海绵及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及一种水乳化聚二甲基硅氧烷功能海绵及其制备方法与应用。制备方法为将聚二甲基硅氧烷的预聚物A与固化剂B混合均匀后加入有机溶剂，然后逐滴滴加水，同时进行搅拌，然后静置使其初步固化；并进行加热固化，去除有机溶剂和水，即得到水乳化聚二甲基硅氧烷功能海绵。本发明制备得到的功能海绵具有吸油倍率大、吸油速率快、可循环多次使用、孔隙率高且厚度可调等优点，可应用于水体中的油以及非极性有机溶剂的分离，在油品泄露紧急处理、油水混合物分离处理等领域具有巨大的应用价值。

技术领域

本发明涉及新型功能材料的制备领域，更具体地，涉及一种高效合成水乳化聚二甲基硅氧烷功能海绵的制备方法。

背景技术

油品泄露以及废水油已经导致了严重的环境污染，并损害人体健康，因此，人们在发展一种具有强的选择性和高效吸收能力的油水分离吸附材料上花费了很大的努力。然而现有的大部分材料存在利用率低、吸收能力差和机械性能弱的问题，并且，这些材料的制备都存在花费时间长、工艺复杂以及价格昂贵的问题，限制了在紧急情况下的实际应用。聚二甲基硅氧烷(PDMS)是一种高分子有机硅橡胶，具有良好的稳定性、弹性、兼容性和易加工等特点，是制备功能性硅橡胶海绵的优选材料。文献中已经报道在PDMS的体系中添加糖晶、盐晶、柠檬酸晶、碳酸氢铵作为模板致孔剂，借助模板空隙间的毛细作用力，使得PDMS组分包覆在模板的表面进行交联固化，形成三维连接的网络结构，移除模板后，获得具有压缩性和亲油疏水性的PDMS海绵；以及利用己烷为有机溶剂，用水为致孔剂，乳化后高温加热固化，挥发掉有机溶剂和水分，获得具有压缩性和亲油疏水性的PDMS海绵。利用固体模的方法虽然能够得到三维多孔海绵，但是操作复杂，模块较小，不利于大规模生产。利用己烷为有机溶剂进行稀释，乳化水为致孔剂时，虽然操作简单，短时间内能形成三维多孔海绵，但是己烷易挥发，不能静置固化，静置固化会使得己烷挥发后，水滴在下层聚集，致使加热固化后，不能形成海绵体；而直接高温加热时，致使海绵未固化之前，乳化水蒸发到海绵的上部，形成的海绵孔隙不均一，厚度过高时，获得的海绵底部没有孔隙，不利于大规模生产。原位聚合路径则可以直接通过机械搅拌法，将少量的致孔模板颗粒直接加到PDMS预聚物中，经过加热固化和洗脱去除模板，但致孔模板颗粒容易聚集，且需要固体模板颗粒，增加原料成本，不利于工业化生产。

发明内容

本发明解决了现有技术中制备聚二甲基硅氧烷功能海绵致孔模板颗粒易聚沉、易挥发有机溶剂形成的功能海绵孔隙不均一、操作复杂、模块较小不利于大规模生产的技术问题。

根据本发明的第一方面，提供了一种水乳化聚二甲基硅氧烷功能海绵的制备方法，包含以下步骤：

(1)将聚二甲基硅氧烷的预聚物A与固化剂B混合均匀，得到溶液C；

(2)向步骤(1)所得的溶液C加入有机溶剂，充分混匀后得到溶液D；

(3)向步骤(2)所得的溶液D逐滴滴加水，同时进行搅拌，形成水乳化聚二甲基硅氧烷与有机溶剂的混合物；

(4)将步骤(3)所述水乳化聚二甲基硅氧烷与有机溶剂的混合物进行固化，先静置固化，然后加热固化，得到水乳化聚二甲基硅氧烷与有机溶剂的固体混合物；

(5)分别利用有机溶剂和水清洗步骤(4)所述水乳化聚二甲基硅氧烷与有机溶剂的固体混合物，去除有机溶剂；然后加热将步骤(4)所述水乳化聚二甲基硅氧烷与有机溶剂的固体混合物中的乳化水烘干，即得到水乳化聚二甲基硅氧烷功能海绵。

优选地，步骤(1)所述聚二甲基硅氧烷的预聚物A与固化剂B的质量比为(2-16)∶1。

优选地，以步骤(1)所述溶液C、步骤(2)所述有机溶剂以及步骤(3)所述水的总质量为100％计，步骤(1)所述溶液C的质量占6％-19％；步骤(2)所述有机溶剂的质量占3.8％-13％；步骤(3)所述水的质量占74％-83％。

优选地，步骤(2)所述的有机溶剂为液体石蜡油或硅油。