[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

摘要

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。

主权项

1.一种中空MnO₂@SiO₂纳米材料改性聚氨酯泡沫的制备方法，首先用水热法制得氧化铁，然后通过模板法包裹二氧化硅，再通过水热法制得中空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，最后将疏水的MnO₂@SiO₂纳米材料均匀分散到聚氨酯泡沫中，自由发泡后即得，其特征在于，包括如下步骤：(1) 中空MnO₂@SiO₂纳米材料的制备A、将6 M的氢氧化钠溶液加入2 M的三氯化铁溶液，超声搅拌15 min后，将混合溶液倒入聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中，100～120℃水热反应5～8d，冷却后过滤，用蒸馏水洗净，烘干得到氧化铁固体；B、按照每1.6 L的乙醇中加入0.4 L的去离子水，60 mL的氨水和5～8 mL的正硅酸四乙酯的比例混合成溶液，对应着加入1 g氧化铁，机械搅拌反应3～5 h，分离清洗烘干，得到二氧化硅包裹氧化铁，将所得固体加入4～6 M的盐酸并于100℃反应24～48h，过滤清洗烘干，得到中空二氧化硅；C、将中空二氧化硅加入去离子水和高锰酸钾，将所得混合溶液移至聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中，150～180℃水热反应24～48h，过滤清洗烘干，得到中空MnO₂@SiO₂；(2) 中空MnO₂@SiO₂纳米材料的改性A、改性剂的配制：按蒸馏水、无水乙醇、γ‑甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的体积比30:30:1～5，混合，室温下超声振荡10～30min；B、中空MnO₂@SiO₂的改性：按照1g中空MnO₂@SiO₂加入0.5～2.5 mL改性剂的比例，称取中空MnO₂@SiO₂加入盛有所述改性剂的容器中，滴加醋酸,调节pH为3～4，再置于微波合成仪中，微波合成功率为700～900W，温度为80～90℃,合成时间为0.5～2h，反应结束后，抽滤，蒸馏水洗涤，放入60℃的烘箱中烘干，制得疏水中空MnO₂@SiO₂；（3）改性聚氨酯泡沫的合成A、称取聚醚多元醇NJ‑330，加入疏水MnO2@SiO2，搅拌均匀后，再加入二甲基硅油、二月桂酸二丁基锡和碳酸氢钠搅拌均匀；B、继续加入甲苯二异氰酸酯，于30～50℃的水浴锅中快速搅拌后放入90～110℃的烘箱中，反应2～4 h后取出冷却，即得中空MnO₂@SiO₂纳米材料改性聚氨酯泡沫。