CN104327492A - 一种聚氨酯泡沫、其制备方法及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种聚氨酯泡沫、其制备方法及其应用，目的在于解决现有的聚氨酯泡沫的疏水性能较差的问题。其包括异氰酸酯、端羟基液体橡胶、催化剂、泡沫稳定剂、发泡剂、开孔剂、阻燃剂、脂肪胺等。本发明利用脂肪胺的低表面能和高的疏水性性能，以及可以和腈基（-CN）和环氧基（-CH(O)CH-）反应的性能，将脂肪胺引入到含有腈基或者环氧基的端羟基液体橡胶和含有腈基或者环氧基的端羧基液体橡胶，通过和异氰酸酯反应，制备出超疏水聚氨酯泡沫。本发明所制备的超疏水聚氨酯泡沫在吸附油水混合物时，或者吸附泄漏到水表面的油及液态有机物时，只吸附油和液态有机物而不吸附水，从而实现对泄漏的油及液体有机物的回收，以及对水的净化。

Description

一种聚氨酯泡沫、其制备方法及其应用

技术领域

本发明涉及高分子材料领域，尤其是一种聚氨酯泡沫、其制备方法及其应用。具体地说，本发明涉及一种超疏水聚氨酯泡沫、其制备方法及其应用。

背景技术

聚氨酯泡沫是一类在发泡剂存在下，由异氰酸酯单体与含有活泼氢(如：-OH、-COOH、-NH-等)的化合物进行加聚反应，所生产的一种高分子泡沫材料。其主要特征为：具有多孔性，相对密度较小。同时，其还具有优良的物理机械性能、声学性能、电学性能和耐化学品性能，被广泛应用于家居制作、交通运输、建筑行业、包装材料及军事航天业等领域。

目前，将聚氨酯泡沫应用于处理典型有毒有机污染物、含油废水、各种泄漏油品及回收的研究开发还很少。在国内，刘海东等对聚氨酯软质泡沫的制备及其泡孔结构和吸油性能进行了研究(刘海东，聚氨酯软质泡沫的制备及其泡孔结构和吸油性能的研究，聚氨酯工业，2009，24，6(17-20))，该文献采用全水发泡体系，并且研究催化剂配比及用量、泡沫稳定剂、粗MDI指数对聚氨酯泡沫吸油性能的影响，制备出具有一定强度，对各种油品及典型有毒有机污染物吸附效果较好的聚氨酯泡沫。然而，该文献中的聚氨酯泡沫存在疏水性能较差的问题，其在油水混合物中吸油的同时也吸水，吸水率一般为自身重量的2～4倍。

因此，目前迫切需要一种疏水性能好的聚氨酯泡沫，以解决现有聚氨酯泡沫存在疏水性能较差的问题。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对目前现有的聚氨酯泡沫的疏水性能较差的问题，提供一种聚氨酯泡沫、其制备方法及其应用。本发明能够有效克服现有聚氨酯泡沫疏水性能差的缺陷，提供的聚氨酯泡沫具有超疏水的特性，对于泄漏到水表面的液态有机污染物及油品，可以有选择的吸附油及液体有机污染物而完全不能吸附水，从而实现油水分离的目的。本发明利用脂肪胺的低表面能和高的疏水性性能，以及可以和腈基(-CN)和环氧基(-CH(O)CH-)反应的性能，将脂肪胺引入到含有腈基或者环氧基的端羟基液体橡胶和含有腈基或者环氧基的端羧基液体橡胶，通过和异氰酸酯反应，制备出超疏水聚氨酯泡沫。本发明所制备的超疏水聚氨酯泡沫在吸附油水混合物时，或者吸附泄漏到水表面的油及液态有机物时，只吸附油和液态有机物而不吸附水，从而实现对泄漏的油及液体有机物的回收，以及对水的净化。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种聚氨酯泡沫，包括如下重量份数比的组分：

所述液体橡胶为端羟基液体橡胶或端羧基液体橡胶。

进一步，包括如下重量份数比的组分：

所述异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二苯甲烷二异氰酸酯、多亚甲基多苯基多异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯中的一种或多种。

所述端羟基液体橡胶为端羟基聚丁二烯丙烯腈、环氧化端羟基聚丁二烯中的一种或多种；

所述端羧基液体橡胶为端羧基聚丁二烯丙烯腈、环氧化端羧基聚丁二烯中的一种或多种。

所述脂肪胺为指碳链长度在C4-C22的有机胺化合物。

所述脂肪胺为丁胺、丁二胺、仲丁胺、叔丁胺、戊胺、戊二胺、仲戊胺、叔戊胺、己胺、己二胺、仲己胺、叔己胺、环已胺、庚胺、庚二胺、仲庚胺、叔庚胺、辛胺、辛二胺、仲辛胺、叔辛胺、壬胺、壬二胺、仲壬胺、叔壬胺、癸胺、癸二胺、仲癸胺、叔癸胺、十一胺、十一烷二胺、十一烷仲胺、十一烷叔胺、十二胺、十二烷二胺、十二烷仲胺、十二烷叔胺、十三胺、十三烷二胺、十三烷仲胺、十三烷叔胺、十四胺、十四烷二胺、十四烷仲胺、十四烷叔胺、十五胺、十五烷二胺、十五烷仲胺、十五烷叔胺、十六胺、十六烷二胺、十六烷仲胺、十六烷叔胺、十七胺、十七烷二胺、十七烷仲胺、十七烷叔胺、十八胺、十八烷二胺、十八烷仲胺、十八烷叔胺、十九胺、十九烷二胺、十九烷仲胺、十九烷叔胺、二十胺、二十烷二胺、二十烷仲胺、二十烷叔胺、二十一胺、二十一烷二胺、二十一烷仲胺、二十二胺、二十二烷二胺、二十二烷仲胺、二十二烷叔胺中的一种或多种。

所述催化剂为胺类催化剂、有机金属类催化剂中的一种或多种。其中，胺类催化剂为市售产品A-1、A-33、A-4、A-400、A-300、A-107、TEDA-33或者TEDA-38，有机金属类催化剂为市售T-9、T-22、D-22或者D-19。同时，催化剂可采用复合催化剂，该复合催化剂由胺类催化剂中的任意一种与有机金属类催化剂中的任意一种按重量比20～0.1:1复配使用。

所述泡沫稳定剂为有机硅化合物类稳定剂。有机硅化合物类稳定剂具体市售产品有L580、L600、L568、L618、SC155、SC154或者Y10901C。

所述发泡剂为水，具体为蒸馏水、去离子水或者自来水。

开孔剂可采用市售产品C-18、C-25、G-X880、Q100-A或GX-881。

所述阻燃剂为聚磷酸、三聚氰胺、聚磷酸与三聚氰胺的复合剂、表面带有-COOH活性基团的可膨胀石墨。表面带有-COOH活性基团的可膨胀石墨的制备过程如下：首先，pEG粒子在乳化剂SDS的帮助下，形成稳定的胶束，然后，单体MMA在其表面发生原位乳液聚合，生成一层PMMA聚合物。在聚合早期，水相中形成的低聚物自由基通过聚合反应达到一个临界长度，从而变得不溶于水，并沉淀出来。在pEG粒子和表面活性剂存在下，这些沉淀出来的低聚物被pEG所捕获，在这个过程中，必须确定有足够的pEG粒子存在，使得该低聚物自由基都被pEG表面吸附，从而避免低聚物发生自聚反应。因此，接下来在pEG表面发生乳液聚合，低聚物链继续生长，成为一层聚合物包覆在pEG的表面。在聚合完毕后，我们用稀HCl进行水解和破乳，其目的在于将PMMA中的-COOCH₃基团水解为-COOH基团。这样，通过上述一系列的反应，可以制得包覆上一层高聚物PMMA的pEG核-壳型复合粒子，并且在其表面带有-COOH活性基团的可膨胀石墨。(详见四川大学博士论文“可膨胀石墨阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料的研究”作者：叶玲)

前述聚氨酯泡沫的制备方法，包括如下步骤：

(1)按配比称取液体橡胶、催化剂、泡沫稳定剂、发泡剂、开孔剂、阻燃剂、异氰酸酯、脂肪胺，备用；

(2)将液体橡胶与脂肪胺反应，制备脂肪胺接枝端羟基聚丁二烯丙烯腈、脂肪胺接枝环氧化端羟基聚丁二烯、脂肪胺接枝端羧基聚丁二烯丙烯腈或脂肪胺接枝环氧化端羧基聚丁二烯，作为第一组分；

(3)将催化剂、泡沫稳定剂、发泡剂、开孔剂、阻燃剂加入到第一组分中，混合均匀，得第二组分；

(4)将异氰酸酯加入到第二组分中，混合均匀，得第三组分；

(5)将第三组分快速导入模具内，让第三组分自由发泡；

(6)待步骤4的第三组分发泡所得的泡沫体积不再增大后，发泡完成，即得聚氨酯泡沫。

所述脂肪胺接枝端羟基聚丁二烯丙烯腈采用如下方法制备：向反应器中加入脂肪胺和端羟基聚丁二烯丙烯腈，所述端羟基聚丁二烯丙烯腈的腈基与脂肪胺的氨基的摩尔比为1:1～1:100，再向其中加入氯仿，超声混合5～20分钟，在45～100℃下反应1～6小时，至腈基反应完毕，得反应产物，将反应产物浸没于醇类溶剂中自然沉淀，并在90～130℃、压力-1MPa～-0.85MPa下减压蒸馏2～6小时，即得脂肪胺接枝端羟基聚丁二烯丙烯腈。其中，端羟基聚丁二烯丙烯腈与氯仿的质量比为1:1～1:500。通过红外测试基团变化，当腈基特征峰消失时，腈基反应完毕，反应结束，得反应产物。

所述脂肪胺接枝环氧化端羟基聚丁二烯采用如下方法制备：向反应器中加入脂肪胺和环氧化端羟基聚丁二烯，所述环氧化端羟基聚丁二烯的环氧基与脂肪胺的氨基的摩尔比为1:1～100，再向其中加入氯仿，超声混合5～20分钟，在45～150℃下反应1～6小时，至环氧基反应完毕，得反应产物，将反应产物浸没于醇类溶剂中自然沉淀，并在90～130℃、压力-1MPa～-0.85MPa下减压蒸馏2～6小时，即得脂肪胺接枝环氧化端羟基聚丁二烯。其中，环氧化端羟基聚丁二烯与氯仿的质量比为1:1～1:500。通过红外测试基团变化，当环氧基特征峰消失时，环氧基反应完毕，得反应产物。

所述脂肪胺接枝端羧基聚丁二烯丙烯腈采用如下方法制备：向反应器中加入脂肪胺和端羧基聚丁二烯丙烯腈，所述端羧基聚丁二烯丙烯腈的腈基与脂肪胺的氨基的摩尔比为1:1～100，再向其中加入氯仿，超声混合5～20分钟，在45～100℃反应1～6小时，至腈基反应完毕，得反应产物，将反应产物浸没于醇类溶剂中自然沉淀，并在90～130℃、压力-1MPa～-0.85MPa下减压蒸馏2～6小时，即得产品。其中，端羧基聚丁二烯丙烯腈与氯仿的质量比为1:1～1:500。通过红外测试基团变化，当腈基特征峰消失时，腈基反应完毕，得反应产物。

所述脂肪胺接枝环氧化端羧基聚丁二烯采用如下方法制备：向反应器中加入脂肪胺和环氧化端羧基聚丁二烯，所述环氧化端羧基聚丁二烯的环氧基与脂肪胺的氨基的摩尔比为1:1～100，再向其中加入氯仿，超声混合5～20分钟，在45～150℃反应1～6小时，至环氧基反应完毕，得反应产物，将反应产物浸没于醇类溶剂中自然沉淀，并在90～130℃、压力-1MPa～-0.85MPa下减压蒸馏2～6小时，即得脂肪胺接枝环氧化端羧基聚丁二烯。其中，环氧化端羧基聚丁二烯与氯仿的质量比为1:1～1:500。通过红外测试基团变化，当环氧基特征峰消失时，环氧基反应完毕，得反应产物。

所述步骤3中，将催化剂、泡沫稳定剂、发泡剂、开孔剂、阻燃剂加入到第一组分中，搅拌混合均匀，得第二组分，其中搅拌时间为2～10分钟，搅拌转速为1000～5000rpm/min。

所述步骤4中，将将异氰酸酯加入到第二组分中，高速搅拌10～60s，混合均匀。

所述步骤6中，对得到的聚氨酯泡沫进行后处理：将聚氨酯泡沫表面的表皮去除后，再将泡沫切割至所需尺寸。

前述聚氨酯泡沫的制备方法，包括如下步骤：

(a)制备泡沫初胚

按配比称取各组分，然后制备含有腈基的聚氨酯泡沫初胚或含有环氧基的聚氨酯泡沫初胚，作为组分五；

(b)脂肪胺改性

分别向反应器中加入组分五、脂肪胺，所述组分五中的腈基或环氧基与脂肪胺的氨基的摩尔比为1:1～100，再向其中加入水和乙醇作为溶剂，混合5～20分钟，并在60～150℃下反应1～6小时，至反应结束，得改性产物，将改性产物吸附环己烷并挤压冲洗数次，以洗除未接枝到泡沫的脂肪胺；再将环己烷处理后的改性产物置于真空烘箱中加热，以除去环己烷，即得聚氨酯泡沫。

所述步骤b中，有机溶剂为乙醇，超声混合5～20分钟，并在60～150℃下反应1～6小时。

所述步骤b中，将环己烷处理后的改性产物放入真空烘箱中，在70～170℃下烘干1～5h，以除去环己烷。

所述步骤b中，将环己烷处理后的改性产物放入真空烘箱中，在150℃下烘干2h。

所述步骤a中，制备含有腈基的聚氨酯泡沫初胚的过程如下：按配比称取液体橡胶、催化剂、泡沫稳定剂、发泡剂、开孔剂、阻燃剂、异氰酸酯，所述液体橡胶为端羟基聚丁二烯丙烯腈或端羧基聚丁烯丙烯腈；将催化剂、泡沫稳定剂、发泡剂、开孔剂、阻燃剂加入到液体橡胶中，混合均匀，得第六组分；将异氰酸酯与第六组分混合后，放入发泡机中进行发泡，发泡机的加热温度为40～60℃，发泡机的输出压力为5～8MPa，即得含有腈基的聚氨酯泡沫初胚。

所述步骤a中，制备含有环氧基的聚氨酯泡沫初胚的过程如下：按配比称取液体橡胶、催化剂、泡沫稳定剂、发泡剂、开孔剂、阻燃剂、异氰酸酯，所述液体橡胶为环氧化端羟基聚丁二烯或者环氧化端羧基聚丁烯；将催化剂、泡沫稳定剂、发泡剂、开孔剂、阻燃剂加入到液体橡胶中，混合均匀，得第六组分；将异氰酸酯与第六组分混合后，放入发泡机中进行发泡，发泡机的加热温度为40～60℃，发泡机的输出压力为5～8MPa，即得含有腈基的聚氨酯泡沫初胚。

所述步骤a中，将催化剂、泡沫稳定剂、发泡剂、开孔剂、阻燃剂加入到液体橡胶中，搅拌混合均匀，得第六组分，其中，搅拌转速为500～5000rpm/min，搅拌时间5-20分钟。

前述聚氨酯泡沫的应用，将前述聚氨酯泡沫用于有机物与水的分离。

前述聚氨酯泡沫的应用，将前述聚氨酯泡沫用于有机污染物、油与水的分离。

本发明针对目前现有的聚氨酯泡沫的疏水性能较差的问题，本发明提供一种聚氨酯泡沫、其制备方法及其应用。中国专利CN201010272260.6公开了一种聚氨酯泡沫及其制备方法，其中的聚氨酯泡沫包含按如下重量份配比组成的组分：异氰酸酯20-40份；聚合物多元醇混合物20-50份；催化剂0.5-6份；泡沫稳定剂0.5-4份；发泡剂3-10份；开孔剂1-5份；膨胀石墨5-20份。中国专利CN201110146146.3公开了一种疏水溶胀聚氨酯泡沫及其制备方法和应用，其包括按以下重量份数计的组分：异氰酸酯20～40份；多元醇35～60份；催化剂0.5～3份；泡沫稳定剂0.5～3份；发泡剂5～10份；开孔剂2～10份；阻燃剂5～20份。通过对前述聚氨酯泡沫的测定，发现现有聚氨酯泡沫的疏水性能还无法完全满足实际应用的需要，因此，申请人提出了本发明。

本发明中，以液体橡胶、异氰酸酯为主要成分，通过与其他助剂配合，经脂肪胺改性，最终得到了本发明的聚氨酯泡沫。本发明利用脂肪胺的低表面能和高的疏水性性能，以及可以和腈基(-CN)和环氧基(-CH(O)CH-)反应的性能，将脂肪胺引入到含有腈基或者环氧基的端羟基液体橡胶和含有腈基或者环氧基的端羧基液体橡胶，通过和异氰酸酯反应，制备出超疏水聚氨酯泡沫。本发明所制备的超疏水聚氨酯泡沫在吸附油水混合物时，或者吸附泄漏到水表面的油及液态有机物时，只吸附油和液态有机物而不吸附水，从而实现对泄漏的油及液体有机物的回收，以及对水的净化。

同时，本发明提供两种聚氨酯泡沫的制备方法。在一种方法中，首先通过液体橡胶与脂肪胺反应，制备出第一组分，再将催化剂、泡沫稳定剂、发泡剂、开孔剂、阻燃剂加入到第一组分中，得第二组分，最终将异氰酸酯加入到第二组分中，得到第三组分，最后第三组分自由发泡，即得聚氨酯泡沫。本发明利用脂肪胺表面能低，聚氨酯泡沫表面粗糙度高，脂肪胺通过化学接枝反应接枝到含有腈基和环氧基的聚氨酯泡沫表面，从而制备出超疏水聚氨酯泡沫。本发明中，脂肪胺和端羟基聚丁二烯丙烯腈、环氧化端羟基聚丁二烯、端羧基聚丁二烯丙烯腈或者环氧化端羧基聚丁二烯，通过化学接枝反应，制备出脂肪胺改性的端羟基聚丁二烯丙烯腈、脂肪胺改性的环氧化端羟基聚丁二烯、脂肪胺改性的端羧基聚丁二烯丙烯腈或者脂肪胺改性的环氧化端羧基聚丁二烯；再通过脂肪胺改性的端羟基聚丁二烯丙烯腈、脂肪胺改性的环氧化端羟基聚丁二烯、脂肪胺改性的端羧基聚丁二烯丙烯腈或者脂肪胺改性的环氧化端羧基聚丁二烯与异氰酸酯，与其它助剂反应，制备出超疏水聚氨酯泡沫。

在另一种方法中，本发明明首先制备出含有腈基的聚氨酯泡沫初胚或含有环氧基的聚氨酯泡沫初胚初胚，再通过聚氨酯进行改性，最终得到本发明的聚氨酯泡沫。本发明提供了两种不同的制备方法，尤其在第二种方法中，本发明通过对含有腈基的聚氨酯泡沫初胚或含有环氧基的聚氨酯泡沫初胚进行改性，具有较强的适应性和较好的提升效果。

本发明提供的聚氨酯泡沫、其制备方法及其应用，属于高分子领域。本发明所制备的超疏水聚氨酯泡沫与水的接触角达到了160°(其相对现有技术，疏水性能得到了显著的提升)，具有很好的疏水性，可以对泄漏在水表面的油及液体有机污染物进行吸附回收，而不吸附水，从而实现油水分离；同时，本发明还可以用于对工业和生活含油废水进行油水分离处理。

同时，本发明取得如下技术效果：

1)本发明利用脂肪胺的表面能低，聚氨酯泡沫表面粗糙度大，通过化学接枝的方法，将脂肪胺接枝到含有腈基或者环氧基的聚氨酯泡沫上，制备出超疏水聚氨酯泡沫，其可以实现对泄漏在水表面的油及液态有机污染物快速吸附回收，而完全疏水，与水的接触角达到了160°，避免了对吸附的污染物的二次除水问题，大幅度提高处理效率；

2)由于脂肪胺的表面能低，疏水性高，本发明将脂肪胺通过化学接枝的方法，接枝到端羟基聚丁二烯丙烯腈、环氧化端羟基聚丁二烯、端羧基聚丁二烯丙烯腈或环氧化端羧基聚丁二烯，制备出脂肪胺接枝端羟基聚丁二烯丙烯腈、脂肪胺接枝环氧化端羟基聚丁二烯、脂肪胺接枝端羧基聚丁二烯丙烯腈或者脂肪胺接枝环氧化端羧基聚丁二烯；通过脂肪胺接枝端羟基聚丁二烯丙烯腈、脂肪胺接枝环氧化端羟基聚丁二烯、脂肪胺接枝端羧基聚丁二烯丙烯腈或者脂肪胺接枝环氧化端羧基聚丁二烯与异氰酸酯及其它助剂反应，制备超疏水聚氨酯泡沫，可以用于原油泄漏现场油污的处理；

3)本发明所制备的超疏水聚氨酯泡沫与水的接触角达到了160°，能实现完全疏水，同时其与油及液态有机物的接触角小于50°，可以通过重力实现油水分离；

4)与物理涂覆制备聚氨酯泡沫的方法相比，本发明的一种方法中，采用化学接枝的方法，将脂肪胺接枝到聚氨酯泡沫表面制备出超疏水聚氨酯泡沫，采用本发明化学接枝方法所制备的超疏水聚氨酯泡沫的疏水性能更加稳定、持久；

5)本发明设计合理，疏水性能好，原料易得，成本低廉，具有较好的市场应用前景。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1本发明制备的超疏水聚氨酯泡沫与水接触的测试图。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

实施例1

本实施例中的超疏水聚氨酯泡沫按如下质量比称取各原料组分：25kg异氰酸酯、35kg端羟基液体橡胶、2kg催化剂、0.5kg泡沫稳定剂、2kg发泡剂、3kg开孔剂、15kg阻燃剂。其中，本实施例的异氰酸酯采用多亚甲基多苯基多异氰酸酯，端羟基液体橡胶采用脂肪胺接枝环氧化端羟基聚丁二烯，催化剂采用叔氨类催化剂何有机金属类催化剂的复合催化剂。

实施例2

本实施例中的超疏水聚氨酯泡沫包括如下质量的组分：25kg异氰酸酯、40kg端羟基液体橡胶、2kg催化剂、0.7kg泡沫稳定剂、3kg发泡剂、3kg开孔剂、10kg阻燃剂。本实施例中的异氰酸酯采用多亚甲基多苯基多异氰酸酯；端羧基液体橡胶采用脂肪胺接枝端羧基聚丁二烯丙烯腈；催化剂采用叔氨类催化剂何有机金属类催化剂的复合催化剂。

实施例3

(1)制备脂肪胺接枝端羟基聚丁二烯丙烯腈

向反应器中加入十八胺和端羧基聚丁二烯丙烯腈(数均分子量2000、腈基含量15％)，其中端羧基聚丁二烯丙烯腈的腈基官能团与十八胺的氨基官能团的摩尔比为1:1.3。再向反应器中加入氯仿，超声混合15分钟，在65℃反应4小时，通过红外测试基团变化，当腈基特征峰消失时，反应结束。将反应所得的产物浸没于醇类溶剂中自然沉淀，并在95℃、压力-0.95MPa下，减压蒸馏3h，得到脂肪胺接枝端羟基聚丁二烯丙烯腈。

(2)制备脂肪胺接枝环氧化端羟基聚丁二烯

向反应器中加入十二胺和环氧化端羟基聚丁二烯(数均分子量2000、环氧基含量6％)，其中环氧化端羟基聚丁二烯的环氧基官能团与十二胺的氨基官能团的摩尔比为1:1.3，再向其中加入氯仿，超声混合15分钟，在75℃下反应4h，通过红外测试基团变化，当环氧基特征峰消失,反应结束。将反应产物浸没于醇类溶剂中自然沉淀，并在95℃、压力-0.95MPa减压蒸馏3小时，即得脂肪胺接枝环氧化端羟基聚丁二烯。

(3)制备脂肪胺接枝端羟基聚丁二烯丙烯腈

向反应器中加入十六胺和端羟基聚丁二烯丙烯腈(数均分子量2000、腈基含量15％)，其中端羟基聚丁二烯丙烯腈的腈基官能团与十六胺的氨基官能团的摩尔比为1:1.3。再向反应器中加入氯仿，超声混合15分钟，在65℃下反应4小时，通过红外测试基团变化，当腈基特征峰消失,反应结束。将反应得到的产物浸没于醇类溶剂中自然沉淀，并在95℃、压力-0.95MPa下减压蒸馏3h，即得脂肪胺接枝端羟基聚丁二烯丙烯腈。

(4)制备脂肪胺接枝环氧化端羧基聚丁二烯

向反应器中加入十四胺和环氧化端羧基聚丁二烯(数均分子量2000、环氧基含量6％)，其中环氧化端羧基聚丁二烯的环氧基官能团与十四胺的氨基官能团的摩尔比为1:1.3。再向反应器中加入氯仿，超声混合15分钟，在75℃反应4h，通过红外测试基团变化，当环氧基特征峰消失反应结束。将反应得到的产物浸没于醇类溶剂中自然沉淀，并在95℃、压力-0.95MPa下减压蒸馏3小时，即得脂肪胺接枝环氧化端羧基聚丁二烯。

(5)称取脂肪胺接枝端羟基聚丁二烯丙烯腈、脂肪胺接枝环氧化端羟基聚丁二烯、脂肪胺接枝端羧基聚丁烯丙烯腈或者脂肪胺接枝环氧化端羧基聚丁二烯中的一种作为A组分。

(6)胺类催化剂采用A-1、A-33、A-4、A-400、A-300、A-107、TEDA-33或者TEDA-38；泡沫稳定剂采用L580、L600、L568、L618、SC155、SC154或者Y10901C；发泡剂采用蒸馏水、去离子水或自来水；开孔剂采用C-18、C-25、G-X880、Q100-A或GX-881；阻燃剂采用聚磷酸、三聚氰胺或经过处理的可膨胀石墨。按配比称取催化剂、泡沫稳定剂、发泡剂、开孔剂、阻燃剂，将这些组分加入到A组分中，在3000rpm的速度下搅拌，使各组分充分混合5分钟，得到B组分，备用。

(7)按配比称取异氰酸酯单体作为C组分，备用。

(8)在2000rpm的速度的搅拌下，将C组分加入到B组分中，高速混合30秒，得第三组分。将第三组分快速注入或导入模具内，让其自由发泡，待骤发泡完成，泡沫高度不在增加后，取出泡沫块。去除泡沫块表面的表皮，再切割成适宜尺寸，即得到超疏水聚氨酯泡沫产品。

实施例4

本实施例中的超疏水聚氨酯泡沫包括如下质量的组分：28kg异氰酸酯、43kg端羟基液体橡胶、2kg催化剂、0.8kg泡沫稳定剂、3kg发泡剂、3kg开孔剂、10kg阻燃剂、3kg脂肪胺。本实施例中，异氰酸酯采用多亚甲基多苯基多异氰酸酯，端羧基液体橡胶采用端羟基聚丁二烯丙烯腈，催化剂采用叔氨类催化剂和有机金属类催化剂的复合催化剂。

本实施例中的脂肪胺是指碳链长度在C4-C22范围内的一大类有机胺化合物，它与一般胺类一样，分为伯胺、仲胺和叔胺及多胺四大类，而伯、仲、叔胺则取决与氨中的氢原子被烷基取代的数目。脂肪胺的重量具体如下：丁胺、丁二胺、仲丁胺、叔丁胺、戊胺、戊二胺、仲戊胺、叔戊胺、己胺、己二胺、仲己胺、叔己胺、环已胺、庚胺、庚二胺、仲庚胺、叔庚胺、辛胺、辛二胺、仲辛胺、叔辛胺、壬胺、壬二胺、仲壬胺、叔壬胺、癸胺、癸二胺、仲癸胺、叔癸胺、十一胺、十一烷二胺、十一烷仲胺、十一烷叔胺、十二胺、十二烷二胺、十二烷仲胺、十二烷叔胺、十三胺、十三烷二胺、十三烷仲胺、十三烷叔胺、十四胺、十四烷二胺、十四烷仲胺、十四烷叔胺、十五胺、十五烷二胺、十五烷仲胺、十五烷叔胺、十六胺、十六烷二胺、十六烷仲胺、十六烷叔胺、十七胺、十七烷二胺、十七烷仲胺、十七烷叔胺、十八胺、十八烷二胺、十八烷仲胺、十八烷叔胺、十九胺、十九烷二胺、十九烷仲胺、十九烷叔胺、二十胺、二十烷二胺、二十烷仲胺、二十烷叔胺、二十一胺、二十一烷二胺、二十一烷仲胺、二十二胺、二十二烷二胺、二十二烷仲胺或二十二烷叔胺。

实施例5

(1)制备含有腈基聚氨酯泡沫

按配比准确称量端羟基聚丁二烯丙烯腈或者端羧基聚丁烯丙烯腈，作为A组分。

催化剂采用A-1、A-33、A-4、A-400、A-300、A-107、TEDA-33或者TEDA-38；泡沫稳定剂采用L580、L600、L568、L618、SC155、SC154或者Y10901C；发泡剂采用蒸馏水、去离子水或自来水；开孔剂采用C-18、C-25、G-X880、Q100-A或GX-881；阻燃剂采用聚磷酸、三聚氰胺、聚磷酸与三聚氰胺的复合剂(两者的质量比采用1:1)或可膨胀石墨。将催化剂、泡沫稳定剂、发泡剂、开孔剂、阻燃剂加入到A组分中，在3000rpm的速度下搅拌，使各组分充分混合5分钟后，作为B组分。按配比称取异氰酸酯单体作为C组分，备用。

使用京华派克的聚氨酯发泡机(型号：JHPK-ⅢB)用于现场发泡制备含有腈基聚氨酯泡沫。工艺参数如下：B组分和C组分的质量配比2.5:1，原料加热温度为45℃，原料输出压力为4MPa。将制备的含有腈基聚氨酯泡沫切割成适宜尺寸，备用。

(2)制备含有环氧基聚氨酯泡沫

按配比准确称量环氧化端羟基聚丁二烯或者环氧化端羧基聚丁烯，作为A组分。

催化剂采用A-1、A-33、A-4、A-400、A-300、A-107、TEDA-33或者TEDA-38；泡沫稳定剂采用L580、L600、L568、L618、SC155、SC154或者Y10901C；发泡剂采用蒸馏水、去离子水或自来水；开孔剂采用C-18、C-25、G-X880、Q100-A或GX-881；阻燃剂采用聚磷酸、三聚氰胺、聚磷酸与三聚氰胺的复合剂或可膨胀石墨。将催化剂、泡沫稳定剂、发泡剂、开孔剂、阻燃剂加入到A组分中，在3000rpm的速度下搅拌，使各组分充分混合5分钟后，作为B组分。按配比称取异氰酸酯单体作为C组分，备用。

使用京华派克的聚氨酯发泡机(型号：JHPK-ⅢB)用于现场发泡制备含有腈基聚氨酯泡沫。工艺参数如下：B组分和C组分的质量配比2.5:1，原料加热温度为50℃，原料输出压力为6MPa。将制备的含有腈基聚氨酯泡沫切割成适宜尺寸，备用。

(3)脂肪胺改性

步骤1制备的含有腈基聚氨酯泡沫或步骤2制备的含有腈基聚氨酯泡沫记做组分五。按超疏水聚氨酯泡沫配方向反应器中加入十二烷胺、组分五，组分五中的腈基或环氧基与十二烷胺的氨基的摩尔比为1:3，再向反应器中加入溶剂水和乙醇，超声混合10分钟，并在80℃下反应4小时，通过红外测试基团变化，当腈基团或者环氧基特征峰消失，反应结束，得到改性产物。将改性产物吸附环己烷并挤压冲洗数次，以洗除未接枝到泡沫的脂肪胺，并将改性产物放入150℃的真空烘箱中，烘干2小时，得到超疏水聚氨酯泡沫。

实施例6

本发明制备的超疏水聚氨酯泡沫与水的接触角如图1所示。经测定，本发明的超疏水聚氨酯泡沫与水的接触角为160°。通过毛细作用原理，计算出水和油在泡沫的毛细管压力，从而通过真空辅助设备实现连续的油水分离。经测定，本发明能够用于有机物与水的分离。本发明能够满足原油泄漏等情况下，原油与水的分离，具有重要的实际应用意义。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (10)

1.一种聚氨酯泡沫，其特征在于，包括如下重量份数比的组分： 

所述液体橡胶为端羟基液体橡胶或端羧基液体橡胶。 

2.根据权利要求1所述聚氨酯泡沫，其特征在于，包括如下重量份数比的组分： 

3.根据权利要求1或2所述聚氨酯泡沫，其特征在于，所述异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二苯甲烷二异氰酸酯、多亚甲基多苯基多异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯中的一种或多种。 

4.根据权利要求1-3任一项所述聚氨酯泡沫，其特征在于，所述端羟基液体橡胶为端羟基聚丁二烯丙烯腈、环氧化端羟基聚丁二烯中的一种或多种； 

所述端羧基液体橡胶为端羧基聚丁二烯丙烯腈、环氧化端羧基聚丁二烯中的一种或多种。 

5.根据权利要求1-4任一项所述聚氨酯泡沫的制备方法，其特征在于，包括如下步骤： 

(1)按配比称取液体橡胶、催化剂、泡沫稳定剂、发泡剂、开孔剂、阻燃剂、异氰酸酯、脂肪胺，备用； 

(2)将液体橡胶与脂肪胺反应，制备脂肪胺接枝端羟基聚丁二烯丙烯腈、脂肪胺接枝环氧化端羟基聚丁二烯、脂肪胺接枝端羧基聚丁二烯丙烯腈或脂肪胺接枝环氧化端羧基聚丁二烯，作为第一组分； 

(3)将催化剂、泡沫稳定剂、发泡剂、开孔剂、阻燃剂加入到第一组分中，混合均匀，得 第二组分； 

(4)将异氰酸酯加入到第二组分中，混合均匀，得第三组分； 

(5)将第三组分快速导入模具内，让第三组分自由发泡； 

(6)待步骤4的第三组分发泡所得的泡沫体积不再增大后，发泡完成，即得聚氨酯泡沫。 

6.根据权利要求5所述聚氨酯泡沫的制备方法，其特征在于，所述步骤2中，脂肪胺接枝端羟基聚丁二烯丙烯腈采用如下方法制备：向反应器中加入脂肪胺和端羟基聚丁二烯丙烯腈，所述端羟基聚丁二烯丙烯腈的腈基与脂肪胺的氨基的摩尔比为1:1～100，再向其中加入氯仿，超声混合5～20分钟，在45～100℃下反应1～6小时，至腈基反应完毕，得反应产物，将反应产物浸没于醇类溶剂中自然沉淀，并在90～130℃、压力-1MPa～-0.85MPa下减压蒸馏2～6小时，即得脂肪胺接枝端羟基聚丁二烯丙烯腈； 

所述脂肪胺接枝环氧化端羟基聚丁二烯采用如下方法制备：向反应器中加入脂肪胺和环氧化端羟基聚丁二烯，所述环氧化端羟基聚丁二烯的环氧基与脂肪胺的氨基的摩尔比为1:1～100，再向其中加入氯仿，超声混合5～20分钟，在45～150℃下反应1～6小时，至环氧基反应完毕，得反应产物，将反应产物浸没于醇类溶剂中自然沉淀，并在90～130℃、压力-1MPa～-0.85MPa下减压蒸馏2～6小时，即得脂肪胺接枝环氧化端羟基聚丁二烯； 

所述脂肪胺接枝端羧基聚丁二烯丙烯腈采用如下方法制备：向反应器中加入脂肪胺和端羧基聚丁二烯丙烯腈，所述端羧基聚丁二烯丙烯腈的腈基与脂肪胺的氨基的摩尔比为1:1～100，再向其中加入氯仿，超声混合5～20分钟，在45～100℃反应1～6小时，至腈基反应完毕，得反应产物，将反应产物浸没于醇类溶剂中自然沉淀，并在90～130℃、压力-1MPa～-0.85MPa下减压蒸馏2～6小时，即得产品； 

所述脂肪胺接枝环氧化端羧基聚丁二烯采用如下方法制备：向反应器中加入脂肪胺和环氧化端羧基聚丁二烯，所述环氧化端羧基聚丁二烯的环氧基与脂肪胺的氨基的摩尔比为1:1～100，再向其中加入氯仿，超声混合5～20分钟，在45～150℃反应1～6小时，至环氧基反应完毕，得反应产物，将反应产物浸没于醇类溶剂中自然沉淀，并在90～130℃、压力-1MPa～-0.85MPa下减压蒸馏2～6小时，即得脂肪胺接枝环氧化端羧基聚丁二烯。 

7.根据权利要求1-4任一项所述聚氨酯泡沫的制备方法，其特征在于，包括如下步骤： 

(a)制备泡沫初胚 

按配比称取各组分，然后制备含有腈基的聚氨酯泡沫初胚或含有环氧基的聚氨酯泡沫初胚，作为组分五； 

(b)脂肪胺改性 

分别向反应器中加入组分五、脂肪胺，所述组分五中的腈基或环氧基与脂肪胺的氨基的摩 尔比为1:1～100，再向其中加入水和乙醇作为溶剂，混合5～20分钟，并在60～150℃下反应1～6小时，至反应结束，得改性产物，将改性产物吸附环己烷并挤压冲洗数次，以洗除未接枝到泡沫的脂肪胺；再将环己烷处理后的改性产物置于真空烘箱中加热，以除去环己烷，即得聚氨酯泡沫。 

8.根据权利要求7所述聚氨酯泡沫的制备方法，其特征在于，所述步骤a中，制备含有腈基的聚氨酯泡沫初胚的过程如下：按配比称取液体橡胶、催化剂、泡沫稳定剂、发泡剂、开孔剂、阻燃剂、异氰酸酯，所述液体橡胶为端羟基聚丁二烯丙烯腈或端羧基聚丁烯丙烯腈；将催化剂、泡沫稳定剂、发泡剂、开孔剂、阻燃剂加入到液体橡胶中，混合均匀，得第六组分；将异氰酸酯与第六组分混合后，放入发泡机中进行发泡，发泡机的加热温度为40～60℃，发泡机的输出压力为5～8MPa，即得含有腈基的聚氨酯泡沫初胚； 

所述步骤a中，制备含有环氧基的聚氨酯泡沫初胚的过程如下：按配比称取液体橡胶、催化剂、泡沫稳定剂、发泡剂、开孔剂、阻燃剂、异氰酸酯，所述液体橡胶为环氧化端羟基聚丁二烯或者环氧化端羧基聚丁烯；将催化剂、泡沫稳定剂、发泡剂、开孔剂、阻燃剂加入到液体橡胶中，混合均匀，得第六组分；将异氰酸酯与第六组分混合后，放入发泡机中进行发泡，发泡机的加热温度为40～60℃，发泡机的输出压力为5～8MPa，即得含有腈基的聚氨酯泡沫初胚。 

9.根据权利要求1-4任一项所述聚氨酯泡沫的应用，其特征在于，将前述聚氨酯泡沫用于有机物与水的分离。 

10.根据权利要求9所述聚氨酯泡沫的应用，其特征在于，将前述聚氨酯泡沫用于有机污染物、油与水的分离。