CN108395569A - 一种超疏水亲油聚氨酯海绵的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超疏水亲油聚氨酯海绵的制备方法。该方法以多孔聚氨酯海绵为基体，利用废旧轮胎燃烧物的疏水亲油性制备出超疏水亲油海绵，可用于油水分离。该方法简单有效，提供了一种废旧轮胎“废物利用”的新思路。所制备的超疏水亲油聚氨酯海绵具备对油水混合物的高选择性吸收能力、吸油效率高等优点，可用于解决海洋石油泄漏等水环境污染问题。

Description

一种超疏水亲油聚氨酯海绵的制备方法
技术领域
本发明属于复合材料领域，具体涉及一种超疏水亲油聚氨酯海绵的制备方法。
背景技术
随着经济的快速发展，社会面临着越来越多的环境问题，在工业生产中，有机溶剂排放及石油运输的过程中原油的泄漏，会对河流、湖泊、海洋等水体环境造成破坏。如何快速高效的实现油水分离对解决上述问题十分关键。传统的油水分离方法比如离心处理、吸附法、焚烧法、化学法等方法，普遍存在分离效率低、成本高等问题。所以制备出一种成本低廉、分离选择性高、分离效率高、能重复使用的新型油水分离材料具有重要的意义。
聚氨酯海绵具有三维立体的多孔结构、柔软性好，同时制作成本低、可大规模生产等优势，是制备油水分离的理想材料。目前对聚氨酯海绵进行超疏水亲油改性，使其能应用在油水分离领域的研究有很多。但大多数改性方法为了提高海绵的疏水性，而使用改性石墨烯改变材料粗糙度和疏水性，这类方法提高了制备成本，同时操作复杂、条件苛刻，不适合于大规模生产。
发明内容
本发明针对以上所述现有技术中存在的问题，提供了一种超疏水亲油聚氨酯海绵的制备方法。利用废旧轮胎燃烧物所具备的疏水性，结合聚氨酯海绵的多孔结构，制备出一种具有超疏水亲油、具有高分离效率和分离选择性的超疏水亲油海绵，可用于油水分离，具有成本低廉、操作简单、可重复使用等优势。一方面，对废旧轮胎实现废物利用，一定程度可以解决废旧轮胎带来的“黑色污染”等环境问题，另一方面，制备的超疏水亲油聚氨酯海绵材料可用于石油泄漏带来的海洋污染、废弃化学试剂排放带来的河流湖泊污染等水环境污染问题。
本发明技术方案如下。
一种超疏水亲油聚氨酯海绵的制备方法，包括如下步骤：
(1)将聚氨酯海绵在无水乙醇中超声清洗10～40min，取出将乙醇压出后，再放入丙酮中超声清洗10～40min，然后将清洗后的海绵中的溶剂压出，置于80～120℃烘箱中20～60min，烘干后待用；
(2)取废旧轮胎胎面胶用酒精灯点燃，将燃烧后的残留物研磨成粉末，研磨后的粉末过100～400目数的标准检验筛；将过筛的粉末、胶粘剂加入丙酮溶剂中，搅拌5～20min，配制成0.01～0.1g/mL的分散液，分散液与海绵体积之比为10:1～30:1；
(3)将步骤1中的干燥后的聚氨酯海绵浸泡在步骤2制备的分散液中，1～5min后取出置于80～110℃烘箱中40～80min烘干固化后，即得到超疏水亲油聚氨酯海绵。
进一步地，所述废旧轮胎为以白炭黑为主要填料的轮胎。
进一步地，所述胶粘剂为丁基橡胶胶粘剂、聚乙烯缩甲醛树脂胶粘剂、环氧树脂胶粘剂、聚氨酯胶粘剂、聚丙烯酸酯胶粘剂中的一种。
进一步地，所述研磨后轮胎燃烧物粉末与胶粘剂的质量比为10:1～3:1。
与现有技术相比，本发明的优势在于：
(1)该方法操作简单，对制备条件要求较低，提供了一种废旧轮胎“废物利用”的新思路，成本低廉，适合于大规模生产。
(2)所制备的超疏水亲油聚氨酯海绵具备对油水混合物的高选择性吸收能力、吸油效率高，具有良好的油水分离效果。
附图说明
图1为未处理的聚氨酯海绵和实施例1中制备的超疏水亲油聚氨酯海绵放在水中的沉降情况照片。
图2为实施例1中所制备的超疏水亲油聚氨酯海绵在甲苯(经油红染色)和水分层液中的照片。
具体实施方式
为了更好的说明和和理解本发明，下面结合具体的实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于本发明的解释，并不构成对本发明的保护范围的限定。
以下实施例中所述的聚氨酯海绵的接触角测试方法如下：采用上海中晨JC2000D1型接触角测试仪进行测试，采用5μL去离子水，将水滴滴于海绵表面后进行测试，每个样品取3个点进行测试，取其平均值。
以下实施例中所述的吸收容量测试方法如下：先记录超疏水海绵的质量为m1，然后将海绵置于油剂中静置5min，取出海绵待其表面多余的油剂滴落，称量记录此时吸收了油剂海绵的质量为m2。则超疏水海绵的吸收容量(K g/g)为：
实施例1
(1)将1ⅹ1ⅹ2cm大小的聚氨酯海绵在无水乙醇中超声清洗30min，取出将海绵中的乙醇压出，再将其放入丙酮中超声清洗30min，然后将清洗后的海绵中的溶剂压出，置于80℃烘箱中60min，烘干后待用；
(2)取废旧轮胎胎面胶用酒精灯点燃，将燃烧后的残留物在球磨机中研磨成粉末，球磨机转速为3800r/min，打磨时间1.5h，并过150目标准检验筛；将0.5g过筛粉末与0.1g聚乙烯缩甲醛树脂胶粘剂，加入到50mL丙酮溶剂中，搅拌10min，得分散液；
(3)将步骤(1)中的干燥后的聚氨酯海绵浸泡在步骤(2)制备的分散液中，2min后取出置于100℃烘箱中60min烘干固化，即得到超疏水亲油聚氨酯海绵。测试其接触角见表1，吸收容量见附表2。
取本实施例的产品进行测试，将未处理的聚氨酯海绵和本实施例中制备的超疏水亲油聚氨酯海绵同时置于水中，未处理的聚氨酯海绵很快吸水并且沉入水底，而本实施例中制备的超疏水亲油聚氨酯海绵漂浮在水面上，说明处理后的聚氨酯海绵具有良好的拒水性(如图1所示)。
为了观察超疏水亲油聚氨酯海绵的疏水亲油性，将本实施例中所制备的超疏水亲油聚氨酯海绵放入上层为油红染成红色的甲苯、下层为水的混合溶液中，海绵由于吸收了甲苯而很快进入到溶液中，但是海绵只停留在甲苯和水层的分界线上，并未进入下层的水相，表现出良好的疏水亲油性(如图2所示)。
实施例2
(1)将1ⅹ1ⅹ2cm大小的聚氨酯海绵在无水乙醇中超声清洗20min，取出将其中的乙醇压出后，放入丙酮中超声清洗20min，然后将清洗后的海绵中的溶剂压出，置于100℃烘箱中40min，烘干后待用；
(2)取废旧轮胎胎面胶用酒精灯点燃，将燃烧后的残留物在球磨机中研磨成粉末，球磨机转速为3800r/min，打磨时间2h，并过200目标准检验筛；将0.8g过筛粉末与0.08g丁基橡胶胶粘剂，加入到45mL丙酮溶剂中，搅拌15min，得分散液；
(3)将步骤(1)中的干燥后的聚氨酯海绵浸泡在步骤(2)制备的分散液中，3min后取出置于110℃烘箱中50min烘干固化，即得到超疏水亲油聚氨酯海绵。测试其接触角见表1，吸收容量见附表2。
实施例3
(1)将1ⅹ1ⅹ2cm大小的聚氨酯海绵在无水乙醇中超声清洗25min，取出将其中的乙醇压出后，将海绵放入丙酮中超声清洗25min，然后将清洗后的海绵中的溶剂压出，置于110℃烘箱中25min，烘干后待用；
(2)取废旧轮胎胎面胶用酒精灯点燃，将燃烧后的残留物在球磨机中研磨成粉末，球磨机转速为3800r/min，打磨时间1h，并过100目标准检验筛；将0.6g过筛粉末与0.15g聚氨酯胶粘剂，加入30mL丙酮溶剂中，搅拌18min，得分散液；
(3)将步骤(1)中的干燥后的聚氨酯海绵浸泡在步骤(2)制备的分散液中，5min后取出置于90℃烘箱中70min烘干固化，即得到超疏水亲油聚氨酯海绵。测试其接触角见表1，吸收容量见附表2。
表1超疏水亲油聚氨酯海绵表面接触角
实施例 接触角(°)
实施例1 153
实施例2 156
实施例3 154
表2超疏水亲油聚氨酯海绵的对不同油剂的吸收容量
应当理解，以上借助优化实施例对本发明的技术方案进行的详细说明是示意性的而非限制性的，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，对各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，都应当视为属于本发明提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (4)

1.一种超疏水亲油聚氨酯海绵的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1:将聚氨酯海绵在无水乙醇中超声清洗10~40min，取出将乙醇压出后，再放入丙酮中超声清洗10~40min，然后将清洗后的海绵中的溶剂压出，置于80~120℃烘箱中20~60min，烘干后待用；
步骤2：取废旧轮胎胎面胶用酒精灯点燃，将燃烧后的残留物研磨成粉末，研磨后的粉末过100~400目的标准检验筛；将过筛的粉末、胶粘剂加入丙酮溶剂中，搅拌5~20min，配制成0.01~0.1g/mL的分散液，分散液与海绵体积之比为10:1~30:1；
步骤3：将步骤1得到的聚氨酯海绵浸泡在步骤2制备的分散液中，1~5min后取出，置于80~110℃烘箱中40~80min烘干固化后，即得到超疏水亲油聚氨酯海绵。
2.根据权利要求1所述的一种超疏水亲油聚氨酯海绵的制备方法，其特征在于，步骤2中，废旧轮胎为以白炭黑为主要填料的轮胎。
3.根据权利要求1所述的一种超疏水亲油聚氨酯海绵的制备方法，其特征在于，步骤2中，所述胶粘剂为丁基橡胶胶粘剂、聚乙烯缩甲醛树脂胶粘剂、环氧树脂胶粘剂、聚氨酯胶粘剂、聚丙烯酸酯胶粘剂中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种超疏水亲油聚氨酯海绵的制备方法，其特征在于，步骤2中，所述研磨后轮胎燃烧物粉末与胶粘剂的质量比为10:1~3:1。
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