[发明专利]一种热响应型智能海绵及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种热响应型智能海绵及其制备方法和应用，包括：步骤一：通过改进的硬模板法制备PDMS/CNT海绵，把PDMS/CNT海绵用氧等离子体处理在PDMS/CNT海绵表面引入羟基；步骤二：将PDMS/CNT海绵沉浸在添加有氨丙基三乙氧基硅烷的甲苯溶液中引入氨基；步骤三：将PDMS/CNT海绵放入二氯甲烷和三乙胺的混合溶液中，在冰浴中滴加2‑溴异丁基溴引入活性溴基团；步骤四：将PDMS/CNT海绵放入甲醇、N‑异丙基丙烯酰胺、CuBr、五甲基二乙烯基三胺(PMDETA)的混合液中，在氮气保护下反应，制备得到所述热响应型智能海绵。本发明采用表面引发原子转移自由基聚合的方法将PNIPAM接枝到PDMS/CNT海绵上，从而制备出热响应智能海绵材料，能定向运输和回收液体及连续太阳能海水蒸发，达到净化污水和生产淡水的目的。

技术领域

本发明属于功能材料技术领域，具体涉及一种热响应型智能海绵及其制备方法和应用。

背景技术

水资源短缺是世界上许多地区面临的最严峻的挑战之一。对于如何获得清洁的淡水资源，需要建立石油或有机溶剂的定向输送，通过吸附液体的水净化，和太阳能驱动的海水蒸发。在这些应用中，多孔材料因其具有高吸附容量和能够快速蒸发的特点而得到广泛应用，新型低成本多孔材料的设计和合成对可回收太阳能海水淡化和液体回收等各种应用具有重要意义。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提出了一种能够用于运输回收液体和连续太阳能海水蒸发的热响应型智能海绵及其制备方法和应用。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种热响应型智能海绵的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：通过改进的硬模板法制备PDMS/CNT海绵，把PDMS/CNT海绵用氧等离子体处理在PDMS/CNT海绵表面引入羟基；

步骤二：将引入羟基的PDMS/CNT海绵沉浸在添加有氨丙基三乙氧基硅烷的甲苯溶液中引入氨基；

步骤三：将引入氨基的PDMS/CNT海绵放入二氯甲烷和三乙胺的混合溶液中，在冰浴中滴加2-溴异丁基溴引入活性溴基团；

步骤四：将引入活性溴基团的PDMS/CNT海绵放入甲醇、N-异丙基丙烯酰胺、CuBr、五甲基二乙烯三胺（PMDETA)的混合液中，在氮气保护下反应，制备得到所述热响应型智能海绵。

进一步地，所述步骤二具体为：将引入羟基的PDMS/CNT海绵沉浸在添加有氨丙基三乙氧基硅烷的甲苯溶液中在室温下反应12h引入氨基，然后用甲苯清洗后用干燥。

进一步地，所述步骤三具体为：将引入氨基的PDMS/CNT海绵放入二氯甲烷和三乙胺的混合溶液中，在冰浴中滴加2-溴异丁基溴在0℃下反应1-2 h引入活性溴基团后用二氯甲烷洗涤PDMS/CNT海绵，然后放入烘箱烘干，所述溶剂二氯甲烷和三乙胺溶液体积比为50:1。

进一步地，所述步骤四具体为：将引入活性溴基团的PDMS/CNT海绵放入甲醇、N-异丙基丙烯酰胺、CuBr、五甲基二乙烯三胺（PMDETA)的混合液中，在氮气保护下在室温下反应2-3h，最后用甲醇和水彻底清洗所得物质得到所述热响应型智能海绵，所述混合溶液中甲醇与水的体积比为1比1，N-异丙基丙烯酰胺用量为~5 g，引发剂CuBr的用量为~0.2 g，五甲基二乙烯三胺（PMDETA)用量为~1 mL。

进一步地，所述步骤一具体为：将PDMS（Sylgard 184）与固化剂按10:1的质量比混合，超声20-30分钟至混合均匀得到混合物，然后用真空泵除去混合物中的气泡，在混合物中添加碳纳米管（CNTs），超声混合均匀，将方糖放入其中，继续抽真空让液体混合液渗透进方糖框架，接着在100-120℃的鼓风炉中固化5-10 min，然后将固化后的产物放入热水中超声1-2 h，使方糖溶解，干燥后制成一系列不同的PDMS/CNT海绵，把PDMS/CNT海绵用氧等离子体处理5-10 min在PDMS/CNT海绵表面引入羟基。