CN106185958B - 疏水介孔硅的制备方法及其在制备防水彩色涂层中的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及疏水介孔硅的制备方法及其在制备防水彩色涂层中的应用，有效解决目前疏水介孔硅不环保、不能循环利用，以及在制备防水彩色涂层中的应用问题，方法是，将聚环氧乙烷‑聚环氧丙烷‑聚环氧乙烷三嵌段共聚物加入去离子水、盐酸、氟化铵和均三甲苯，搅拌成混合液体，再加入原硅酸乙酯和全氟辛基三乙氧基硅烷，继续搅拌，回流，抽滤，滤饼用水洗涤，灼烧，得疏水介孔硅；将油性涂料的染料废水过滤，加入疏水介孔硅，室温吸附，过滤出疏水介孔硅，用乙醇、丙酮洗去表面污物，真空干燥，分散在乙醇中，超声分散，涂覆，制干，成防水彩色涂层；本发明方法稳定可靠，产品环保，介孔硅吸附水中染料后，既除去染料污染，又可用于做彩色疏水涂层。

Description

疏水介孔硅的制备方法及其在制备防水彩色涂层中的应用
技术领域
本发明涉及防水材料，特别是一种疏水介孔硅的制备方法及其在制备防水彩色涂层中的应用。
背景技术
介孔硅具有较高的比表面积，孔道有序，且具有较高的热稳定性、易合成，广泛应用于催化剂的载体、吸附材料等领域。
作为吸附材料，介孔硅克服了常用吸附剂活性炭对染料大分子吸附容量不足的缺点。因此，介孔硅作在吸附材料的应用引起广泛关注。例如有关文献报导，介孔硅金属铬离子、亚甲基蓝等有较高的吸附能力；通过介孔硅对于废水中藻毒素的吸附机理、吸附动力学的研究，表明介孔硅在吸附废水中有害物质方面发挥重要作用。
然而，由于介孔硅骨架是硅烷，表面有裸露的羟基，是亲水性的。因此，它对疏水性分子的吸附能力很有限；
目前，针对吸附疏水性的有机物，疏水介孔硅的制备技术已经成熟。制备疏水介孔硅的主要技术是在已经制备成的介孔硅上后官能化，引入疏水基团，用三甲基氯硅烷对介孔硅MCM-41硅烷化，利用官能团较强的疏水性吸附废水中的疏水的有机物。但是，存在不环保的问题；有些疏水介孔硅制备过程涉及有机反应，对人体健康有害；吸附后不能再次使用，疏水介孔硅吸附染料后脱附困难，失去利用价值。
因此，疏水介孔硅上的改进和创新是必须认真解决的技术问题。
发明内容
针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明之目的就是提供一种疏水介孔硅的制备方法及其在制备防水彩色涂层中的应用，可有效解决目前疏水介孔硅不环保、不能循环利用，以及在制备防水彩色涂层中的应用问题。
本发明解决的技术方案是，该疏水介孔硅的制备方法是，将2-4g聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物（P123)加入到70ml去离子水中，再加入质量浓度为36%的盐酸10-13ml、氟化铵10-15mg和扩孔剂均三甲苯1-3g，30℃-45℃下搅拌1小时，成混合液体；在混合液体中加入原硅酸乙酯2-3g和全氟辛基三乙氧基硅烷2-3g，40℃下继续搅拌10-15h，90-100℃下回流12-24h；抽滤，得滤饼，滤饼用水洗涤两次，在450-550℃下灼烧6-10h，得粉末状的疏水介孔硅；
该疏水介孔硅在制备防水彩色涂层中的应用，主要是用于提取废水中的油性涂料，方法是，将油性涂料的染料废水过滤，除去固体杂质，加入粉末状的疏水介孔硅，每1000ml油性涂料的染料废水中加入0.5-6g，在室温下吸附2-3天，水颜色变浅，过滤出吸附染料的疏水介孔硅，用乙醇、丙酮洗去其表面污物，真空干燥，得到吸附染料的疏水介孔硅；将吸附染料的疏水介孔硅0.3-3g分散在20ml-30ml乙醇中，超声分散15-30min，涂覆在纸或纤维上，室温晾干或100℃烘0.5-1h制干，成防水彩色涂层。
本发明方法稳定可靠，其产品环保，介孔硅吸附水中染料后，既除去染料污染，吸附染料后的介孔硅又可以用于做彩色疏水涂层，具有很强的实际应用价值，经济和社会效益巨大。
附图说明
图1为本发明的疏水介孔硅（疏水改性前）疏水介孔硅对染料的吸附曲线图。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明的具体实施方式作详细说明。
实施例1
本发明在具体实施中，该疏水介孔硅的制备方法是，将2g聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物（P123)加入到70ml去离子水中，再加入质量浓度为36%的盐酸12ml、氟化铵14mg和扩孔剂均三甲苯1.5g，40℃下搅拌1小时，成混合液体；在混合液体中加入原硅酸乙酯2g和全氟辛基三乙氧基硅烷2g，40℃下继续搅拌12h，95℃下回流24h；抽滤，得滤饼，滤饼用水洗涤两次，在500℃下灼烧8h，得粉末状的疏水介孔硅。
实施例2
本发明在具体实施中，该疏水介孔硅的制备方法是，将2.5g聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物（P123)加入到70ml去离子水中，再加入质量浓度为36%的盐酸11ml、氟化铵12mg和扩孔剂均三甲苯1.3g，35℃下搅拌1小时，成混合液体；在混合液体中加入原硅酸乙酯2.5g和全氟辛基三乙氧基硅烷2.5g，40℃下继续搅拌13h，100℃下回流12h；抽滤，得滤饼，滤饼用水洗涤两次，在480℃下灼烧9h，得粉末状的疏水介孔硅。
实施例3
本发明在具体实施中，该疏水介孔硅的制备方法是，将3.8g聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物（P123)加入到70ml去离子水中，再加入质量浓度为36%的盐酸12.5ml、氟化铵14mg和扩孔剂均三甲苯2.5g，45℃下搅拌1小时，成混合液体；在混合液体中加入原硅酸乙酯2.8g和全氟辛基三乙氧基硅烷2.8g，40℃下继续搅拌14h，92℃下回流24h；抽滤，得滤饼，滤饼用水洗涤两次，在550℃下灼烧6h，得粉末状的疏水介孔硅。
实施例1、实施例2、实施例3所述方法制备的疏水介孔硅在制备防水彩色涂层中的应用，同发明内容部分，这里不再重复。
本发明方法制备的产品在制备过程中溶剂采用水，不用有机溶剂，绿色环保；而且介孔硅吸附水中染料后，既除去染料污染，吸附染料后的介孔硅又可以用于做彩色疏水涂层，一举两得，废物利用，节约资源，并经实地应用和测试，其产品质量好，防水效果好，有关资料如下：
（1）接触角
测得涂覆等量荧光黄的乙醇和涂覆吸附荧光黄染料后的疏水介孔硅的纸张的接触角，分别为80°与115°。比起表面涂覆单一的荧光黄染料溶液，吸附荧光黄染料后的疏水介孔硅接触角提高很多。
影响接触角的因素有二：表面能与表面粗糙度。降低表面能与增加粗糙度均可以提高对水的接触角。荧光黄颜料虽然是疏水性的，但是因它是小分子，不能在表面形成多级结构而增加粗糙度，因此不会得到较高的接触角。而疏水介孔硅可以在表面形成拓扑结构从而增加表面粗糙度，从而提高接触角。
（2）亲水介孔硅（疏水改性前）和疏水介孔硅对染料的吸附测试情况
为了证实疏水介孔硅比亲水介孔硅具有更强的对疏水染料的吸附能力。分别将研磨好的亲水介孔硅（疏水改性前）和疏水介孔硅各2g，分别加入到含荧光黄的染料的同种废水1L,进行吸附实验。吸附曲线见图1。
由图可见，疏水介孔硅的确比亲水介孔硅对疏水染料荧光黄的吸附量更大（约大三倍）。因此，采用疏水介孔硅吸附染料更加有效。
本发明与现有技术相比，具有以下显著的有益技术效果：
（1）随着印染行业的发展，染料废水的有效处理成为重要课题。在资源综合利用的政策下，利用染料废水中的染料分子并实现其高附加值利用，将会带来可观的经济效果。
（2）环保。制备过程中溶剂采用水，不用有机溶剂，不会造成污染和对人民生命健康的损害。
（3）介孔硅吸附水中染料后，既除去染料污染，吸附染料后的介孔硅又可以用于做彩色疏水涂层。制备彩色疏水涂层，不用更多新的染料，可节约成本，经济和社会效益巨大。

Claims (4)

1.一种疏水介孔硅在制备防水彩色涂层中的应用，其特征在于，将油性涂料的染料废水过滤，除去固体杂质，每1000ml油性涂料的染料废水中加入0.5-6g粉末状的疏水介孔硅，在室温下吸附2-3天，水颜色变浅后，过滤出吸附染料的疏水介孔硅；用乙醇、丙酮洗去其表面污物，真空干燥，得到吸附染料的疏水介孔硅；将吸附染料的疏水介孔硅0.3-3g分散在20ml-30ml乙醇中，超声分散15-30min，涂覆在纸或纤维上，室温晾干或100℃烘0.5-1h制干，即成防水彩色涂层；
所述的疏水介孔硅是，将2-4g聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物加入到70ml去离子水中，再加入质量浓度为36%的盐酸10-13ml、氟化铵10-15mg和扩孔剂均三甲苯1-3g，30℃-45℃下搅拌1小时，成混合液体；在混合液体中加入原硅酸乙酯2-3g和全氟辛基三乙氧基硅烷2-3g，40℃下继续搅拌10-15h，90-100℃下回流12-24h；抽滤，得滤饼，滤饼用水洗涤两次，在450-550℃下灼烧6-10h，得粉末状的疏水介孔硅。
2.根据权利要求1所述的疏水介孔硅在制备防水彩色涂层中的应用，其特征在于，所述的疏水介孔硅是，将2g聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物加入到70ml去离子水中，再加入质量浓度为36%的盐酸12ml、氟化铵14mg和扩孔剂均三甲苯1.5g，40℃下搅拌1小时，成混合液体；在混合液体中加入原硅酸乙酯2g和全氟辛基三乙氧基硅烷2g，40℃下继续搅拌12h，95℃下回流24h；抽滤，得滤饼，滤饼用水洗涤两次，在500℃下灼烧8h，得粉末状的疏水介孔硅。
3.根据权利要求1所述的疏水介孔硅在制备防水彩色涂层中的应用，其特征在于，所述的疏水介孔硅是，将2.5g聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物加入到70ml去离子水中，再加入质量浓度为36%的盐酸11ml、氟化铵12mg和扩孔剂均三甲苯1.3g，35℃下搅拌1小时，成混合液体；在混合液体中加入原硅酸乙酯2.5g和全氟辛基三乙氧基硅烷2.5g，40℃下继续搅拌13h，100℃下回流12h；抽滤，得滤饼，滤饼用水洗涤两次，在480℃下灼烧9h，得粉末状的疏水介孔硅。
4.根据权利要求1所述的疏水介孔硅在制备防水彩色涂层中的应用，其特征在于，所述的疏水介孔硅是，将3.8g聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物加入到70ml去离子水中，再加入质量浓度为36%的盐酸12.5ml、氟化铵14mg和扩孔剂均三甲苯2.5g，45℃下搅拌1小时，成混合液体；在混合液体中加入原硅酸乙酯2.8g和全氟辛基三乙氧基硅烷2.8g，40℃下继续搅拌14h，92℃下回流24h；抽滤，得滤饼，滤饼用水洗涤两次，在550℃下灼烧6h，得粉末状的疏水介孔硅。
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