[发明专利]一种超疏水轻质聚氨酯微纳米纤维海绵及其制备方法和用途

说明书

本发明提供了一种超疏水轻质聚氨酯微纳米纤维海绵及其制备方法和用途，所述微纳米纤维海绵包含直径为200～800nm的纳米级纤维以及直径为5～15um的微米级纤维，所述纳米级纤维包括式I结构的氟化聚氨酯：所述微纳米纤维海绵是一种微米级纤维为框架结构、纳米级纤维为主体填充结构的三维轻质海绵，其具有高效的油污水体净化处理能力，该聚氨酯轻质海绵的优异性能可使其在油污水净化处理、油水分离、自清洁防水抗污等水体清洁净化及自防护领域具有一定的应用价值。

技术领域

本发明属于功能性纤维材料及高分子合成领域，更具体涉及一种超疏水轻质聚氨酯微纳米纤维海绵及其制备方法和用途。

背景技术

近年来，随着全球工业化进程的普及及经济的快速发展，以海洋石油污染、工业废水污染为主体的油类、重金属废液倾倒而污染河流及海洋水体环境的事故频发，引发了全球范围内的环境危机。然而传统的水处理方法因主要采用膜分离吸附法及重力沉淀法、热化学处理法等，虽然可在一定程度上实现对水体的净化，但上述这些方法普遍存在能耗高、通量低、效率低、周期长的问题，部分方法还存在对环境二次污染的问题，已不能满足当前受污染水体的高效净化要求，而膜材料虽然较其他方法有一定优势，但极易被污染堵塞，且同时存在机械强度差，也限制了其进一步的应用。因此，如何开发一款高效率、高通量、重复利用率高、节能、对环境污染小的水处理净化材料，是当前水环境污染治理领域亟需解决的一个难题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供了一种超疏水轻质聚氨酯微纳米纤维海绵及其制备方法和用途，所述微纳米纤维海绵具备高孔隙率和高油通量，实现了超疏水亲油的特性。

为了实现以上目的及其他目的，本发明是通过包括以下技术方案实现的：本发明首先提供了一种超疏水轻质聚氨酯微纳米纤维海绵，所述微纳米纤维海绵包含直径为200～800nm的纳米级纤维以及直径为5～15um的微米级纤维，所述纳米级纤维包括式I结构的氟化聚氨酯：

其中：RF代表氟化醇单体的主体基团，R₁代表多异氰酸酯的主体基团，R₂代表阳离子亲水扩链剂的主体基团，x＝0或1，y＝1或2，a:b＝0.8～1.0，n＝20～80。

在一实施例中，所述纳米级纤维和所述微米级纤维的质量比0.5～2.5。

在一实施例中，所述式I结构的氟化聚氨酯的分子量为13000～30000。

在一实施例中，所述微米级纤维包括芳纶、涤纶、聚酯、维纶、氨纶、腈纶、锦纶、聚芳噁二唑、丙纶、无机矿物纤、棉纤、玻纤中的任意一种或多种组合。

在一实施例中，所述纳米级纤维由浓度为33wt％～35wt％的第一组分纺丝液和浓度为13％wt～16wt％的第二组分纺丝液通过纺丝得到，其中，所述第一组分纺丝液和/或所述第二组分纺丝液中包括所述式I结构的氟化聚氨酯以及所述水溶性高分子和所述热固性树脂，所述浓度为所述式I结构的氟化聚氨酯和所述水溶性高分子的浓度。

在一实施例中，所述微纳米纤维海绵的内部孔隙率为83％～95％，体积密度14～200mg/cm³，疏水角为156～162°，亲油角不大于2°。

在一实施例中，所述水溶性高分子包括阳离子聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、阳离子淀粉、阳离子纤维素、阳离子瓜尔胶、聚羟甲基纤维素、聚二甲基二烯丙基氯化铵、聚胺、无机聚合铝、聚季铵盐-28、聚季铵盐-39、异丁烯-马来酸酐铵盐共聚物、聚丙烯酸、聚马来酸酐中的任意一种或者多种组合。

在一实施例中，所述热固性树脂包括苯并噁嗪树脂、丙硅树脂、聚酰胺树脂、阳离子聚丙烯酰胺树脂、聚酰胺多胺环氧氯丙烷树脂、丙烯酸树脂、聚酰胺聚脲树脂、聚酰胺聚脲表氯醇树脂、聚乙烯亚胺树脂、壳聚糖、二醛淀粉、马来酸均聚物及三元并聚树脂、多亚乙基马来酸树脂、钛酸锆胺树脂中的任意一种或者多种组合。