CN108841035B - 一种超疏水且具有油水分离功能的开孔材料 - Google Patents

一种超疏水且具有油水分离功能的开孔材料 Download PDF

Info

Publication number
CN108841035B
CN108841035B CN201810727318.8A CN201810727318A CN108841035B CN 108841035 B CN108841035 B CN 108841035B CN 201810727318 A CN201810727318 A CN 201810727318A CN 108841035 B CN108841035 B CN 108841035B
Authority
CN
China
Prior art keywords
tpi
oil
super
water separation
separation function
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201810727318.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108841035A (zh
Inventor
张振秀
朱桐玉
王帅
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangsu Da Mao Niu New Material Co.,Ltd.
Original Assignee
Qingdao University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Qingdao University of Science and Technology filed Critical Qingdao University of Science and Technology
Priority to CN201810727318.8A priority Critical patent/CN108841035B/zh
Publication of CN108841035A publication Critical patent/CN108841035A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108841035B publication Critical patent/CN108841035B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/28—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof by elimination of a liquid phase from a macromolecular composition or article, e.g. drying of coagulum
    • C08J9/286—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof by elimination of a liquid phase from a macromolecular composition or article, e.g. drying of coagulum the liquid phase being a solvent for the monomers but not for the resulting macromolecular composition, i.e. macroporous or macroreticular polymers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D17/00—Separation of liquids, not provided for elsewhere, e.g. by thermal diffusion
    • B01D17/02—Separation of non-miscible liquids
    • B01D17/0202—Separation of non-miscible liquids by ab- or adsorption
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2347/00—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, at least one having two or more carbon-to-carbon double bonds; Derivatives of such polymers

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)

Abstract

本发明提供一种超疏水且具有油水分离功能的开孔材料，以反式‑1，4‑聚异戊二烯、溶剂、相分离剂组成，采用热致相分离与溶胶凝胶法并用的方法，得到TPI凝胶，之后梯度真空干燥后，制备得到开孔的TPI块状海绵材料，此材料疏水吸油、质轻，具有优异的油水分离效果，且其同时具有耐酸碱，耐腐蚀，耐盐，耐臭氧等优异效果，可以用于油水分离或者原油泄漏处理等领域，具有广阔的使用价值。

Description

一种超疏水且具有油水分离功能的开孔材料
技术领域
本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种质轻、超疏水、油水分离的开孔反式-1，4-聚异戊二烯(TPI)的制备方法。
技术背景
开孔材料的泡孔之间是互相连通的，具有较高的孔隙率，单维以及三维结构都能通过气体或液体。开孔发泡材料因其特殊的结构，使其具有吸声、超疏水、油水分离等功能。现如今，由于水体污染及石油泄露等问题使得开孔材料在油水分离领域的研究较为广泛，但实现油水分离的前提是材料必须疏水亲油，大多数研究学者热衷于油水分离膜的制备，在开孔材料油水分离功能的研究相对较少，当开孔材料的孔径为微纳米级别时，开孔结构便可构筑成为微纳米粗糙结构，从而具备超疏水功能。
超疏水材料被成功的应用于防雾、自清洁、油水分离等领域。固体材料表面的润湿性主要通过化学成分及几何微观结构进行控制。超疏水表面的制备主要通过以下两种方案进行：一种是在材料表面上构筑微纳米级粗糙结构；另一种是采用低表面能物质在粗糙结构上进行修饰，如通过气相沉积法将聚二甲基硅氧烷沉积到材料表面制备超疏水表面。现如今，已经开发出许多用来制备粗糙表面的方法，包括相分离法、模版印刷法、电纺法、溶胶-凝胶法、模板挤压法、等离子体刻蚀法、拉伸法和腐蚀法等。水与材料表面形成的接触角(CA)常被用来作为一个固体表面疏水能力的评判标准，接触角大于150°、滚动角小于10°的称为超疏水表面。TPI自身为耐酸碱、耐腐蚀及耐臭氧的高分子材料，若能制备出微纳米级别的开孔TPI，便可在油水分离等领域得到广泛的应用。
现如今，众多研究学者采用相分离法制备具有油水分离功能的无机填料及聚合物微孔薄膜，但是制备开孔海绵状超疏水油水分离材料的研究相对较少，尤其是对于具有耐酸碱，耐腐蚀，耐盐，耐臭氧，形状记忆且可重复利用的性能优异的TPI的开孔油水分离材料的制备未有报道，因此本发明具有重要的研究价值。
发明内容
本发明的目的是提供一种TPI开孔材料，尤其是一种具有油水分离功能的超疏水TPI开孔材料，具有优异的油水分离，耐酸碱，耐老化及质轻等特点。
一种具有油水分离功能的超疏水TPI开孔材料，其特征在于由以下组分按重量份组成：TPI：100份，有机溶剂：800-1500份；相分离剂：100-250份，所述有机溶剂为甲苯、二甲苯、二氯甲烷、三氯甲烷中的一种；所述相分离剂为去离子水、无水乙醇、甲醇及正丁醇中的一种或多种。
其中，制备步骤包括：
1)聚合物的溶解：将水浴锅温度设为一定温度并保持不变，加入有机溶剂在三颈烧瓶中，打开搅拌桨，再加入适量TPI颗粒；搅拌一段时间使TPI充分溶解；
2)加入相分离剂：向溶解了的TPI溶液中加入适量相分离剂，搅拌一段时间后倒出至小烧杯中；
3)形成凝胶：将无水乙醇倒入烧杯中并用保鲜膜将其密封，无水乙醇的加入是用来置换混合物中的二氯甲烷溶剂，最后将烧杯放进冰箱冷藏室内，温度为6℃，经过一定时间的置换后形成凝胶；
4)成型干燥：将材料倒出，放置在真空烘箱中，通过梯度升温法对其升温及抽真空，最终制得TPI开孔材料。
其中，步骤1)中水浴锅温度设为30-50℃，搅拌时间为3-10小时。
其中，步骤2)中搅拌时间为0.5-1.5小时。
其中，步骤3)中置换时间为10-50小时。
其中，步骤4)中梯度升温的温度变化区间为5-60℃，真空度为5-120。
本发明的有益效果是：与现有产品相比，本发明采用的原材料TPI具有耐酸碱、耐盐、耐腐蚀等特性，不仅质轻还具有较高的孔隙率，表面、脆断面及撕裂面均具有超疏水功能，油水分离能力较为突出，使用过程中，可将大块样品撕碎使用，不影响疏水吸油效果，可以重复利用，便于回收。
附图说明
图1是实施例1中TPI开孔材料表面的扫描电子显微镜图片；
图2是实施例1中TPI开孔材料撕裂面的扫描电子显微镜图片；
图3是实施例1中TPI开孔材料撕裂面的接触角；
图4是实施例2中TPI开孔材料表面的扫描电子显微镜图片；
图5是实施例2中TPI开孔材料撕裂面的扫描电子显微镜图片；
图6是实施例2中TPI开孔材料撕裂面的接触角；
图7是实施例3中TPI开孔材料表面的扫描电子显微镜图片；
图8是实施例3中TPI开孔材料撕裂面的扫描电子显微镜图片；
图9是实施例2中TPI开孔材料的吸油效果图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1：按质量配比称取TPI：二甲苯：去离子水＝1:12:1.5，将水浴温度设为40℃(恒温)，加入二氯甲烷在三颈烧瓶中，打开搅拌桨，再加入适量TPI颗粒；搅拌3h使TPI充分溶解，之后加入适量无水乙醇，搅拌半个小时后倒出至小烧杯中。随后将无水乙醇倒入烧杯中并用保鲜膜将其密封，最后将烧杯放进冰箱冷藏室内，温度为6℃，经过24h后，将材料倒出，放置在真空烘箱中，通过梯度升温法对其升温及抽真空，最终制得TPI开孔材料。材料的撕裂面的接触角大于150°，见图1至图3，具有超疏水及油水分离的功能，2.5g的TPI样品在250s内便可吸收自身重量1.3倍的食用油，包含有食用油的样品仍具有较强的疏水能力。
实施例2：按质量配比称取TPI：二氯甲烷：无水乙醇＝1:12:1.5，将水浴温度设为36℃(恒温)，加入二氯甲烷在三颈烧瓶中，打开搅拌桨，再加入适量TPI颗粒；搅拌3h使TPI充分溶解，之后加入适量无水乙醇，搅拌半个小时后倒出至小烧杯中。随后将无水乙醇倒入烧杯中并用保鲜膜将其密封，最后将烧杯放进冰箱冷藏室内，温度为6℃，经过24h后，将材料倒出，放置在真空烘箱中，通过梯度升温法对其升温及抽真空，最终制得TPI开孔材料。材料的表面及撕裂面具有超疏水功能，接触角均大于150°，见图4至图6，另外从图9中可以发现，2.3g的TPI样品在240s内便可吸收自身重量1.5倍的正己烷(加入少量苏丹Ⅲ，以区分油相与水相)，具有较强的油水分离的功能，包含有有机溶剂的样品仍具有较强的疏水能力。
实施例3：按质量配比称取TPI：二氯甲烷：甲醇＝1:12:1.5，将水浴温度设为35℃(恒温)，加入二氯甲烷在三颈烧瓶中，打开搅拌桨，再加入适量TPI颗粒；搅拌3h使TPI充分溶解，之后加入适量无水乙醇，搅拌半个小时后倒出至小烧杯中。随后将无水乙醇倒入烧杯中并用保鲜膜将其密封，最后将烧杯放进冰箱冷藏室内，温度为6℃，经过24h后，将材料倒出，放置在真空烘箱中，通过梯度升温法对其升温及抽真空，最终制得TPI开孔材料。材料的撕裂面的接触角大于150°，其表面结构图见图7和图8，具有超疏水及油水分离的功能，2g的TPI样品在220s内便可吸收自身重量1.6倍的汽油，包含有汽油的样品仍具有较强的疏水能力。
上述实施例中所得材料的表面及撕裂面的接触角(CA)如表1所示：
表1
Figure BDA0001719691220000041

Claims (6)

1.一种超疏水且具有油水分离功能的开孔材料，其特征在于，由以下组分按重量份组成：TPI：100份，溶剂：800-1500份；相分离剂：100-250份；其制备的具体步骤为：(1)将TPI固体颗粒放入带有溶剂的烧瓶中，在水浴中搅拌，使TPI充分溶解；(2)向TPI溶液中加入部分相分离剂，搅拌一段时间后倒出至模具中；(3)在盛有TPI溶液的模具中加入剩余相分离剂，密封后冷藏，经过一定时间后形成TPI凝胶；(4)将TPI凝胶材料倒出，放置在真空烘箱中，通过梯度升温法对其升温及抽真空，最终制得超疏水且具有油水分离功能的TPI块状开孔材料。
2.根据权利要求1所述的一种超疏水且具有油水分离功能的开孔材料，其特征在于，所述溶剂为甲苯、二甲苯、二氯甲烷、三氯甲烷中的任一种；所述相分离剂为去离子水、无水乙醇、甲醇，正丁醇中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的一种超疏水且具有油水分离功能的开孔材料，其特征在于，所述相分离剂分两次加入，第一次加入的相分离剂的量决定了TPI颗粒的大小，第二次相分离剂的加入是用来置换混合物中的有机溶剂。
4.根据权利要求1所述的一种超疏水且具有油水分离功能的开孔材料，其特征在于，所述模具可以为各种不规则容器。
5.根据权利要求1所述的一种超疏水且具有油水分离功能的开孔材料，其特征在于，步骤1)中水浴温度设为30-80℃，搅拌时间为1-10h，步骤2)中搅拌时间为0.5-1.5h，步骤3)中置换时间为8-50h，步骤4)中梯度升温的温度变化区间为5-60℃。
6.根据权利要求1所述的一种超疏水且具有油水分离功能的开孔材料，其特征在于，所述冷藏条件为-10-8℃，冷藏时间为0.5-5h。
CN201810727318.8A 2018-07-04 2018-07-04 一种超疏水且具有油水分离功能的开孔材料 Active CN108841035B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810727318.8A CN108841035B (zh) 2018-07-04 2018-07-04 一种超疏水且具有油水分离功能的开孔材料

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810727318.8A CN108841035B (zh) 2018-07-04 2018-07-04 一种超疏水且具有油水分离功能的开孔材料

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108841035A CN108841035A (zh) 2018-11-20
CN108841035B true CN108841035B (zh) 2021-04-27

Family

ID=64201171

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810727318.8A Active CN108841035B (zh) 2018-07-04 2018-07-04 一种超疏水且具有油水分离功能的开孔材料

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108841035B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109575356B (zh) * 2018-11-30 2021-08-03 哈尔滨工业大学 利用反式1，4-聚异戊二烯制备三维多孔形状记忆材料的方法
CN115785535A (zh) * 2022-12-02 2023-03-14 沈阳化工大学 一种生物基天然杜仲胶海绵制品的制备方法与应用

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101423617A (zh) * 2007-10-30 2009-05-06 赢创德固赛有限责任公司 疏水型物质渗透性复合材料、其制备方法及其应用

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101423617A (zh) * 2007-10-30 2009-05-06 赢创德固赛有限责任公司 疏水型物质渗透性复合材料、其制备方法及其应用

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Foaming of trans‐polyisoprene using N2 as the blowing agent;Dan Wang;《Polymers Advanced Technologies》;20171231;第1-10页 *
新型自愈合水泥研制;郭丽梅;《钻井液与完井液》;20141130;第31卷(第6期);第1-4页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN108841035A (zh) 2018-11-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wang et al. Facile thermally impacted water‐induced phase separation approach for the fabrication of skin‐free thermoplastic polyurethane foam and its recyclable counterpart for oil–water separation
CN108841035B (zh) 一种超疏水且具有油水分离功能的开孔材料
US4519909A (en) Microporous products
CA1234461A (en) Selectively permeable asymmetric membrane of polyetherimide
CA1110811A (en) Microporous products and methods for making same
WO2018040624A1 (zh) 一种制备热塑性聚合物发泡珠粒的方法
US4247498A (en) Methods for making microporous products
AU738323B2 (en) Microporous membrane
US20130052735A1 (en) Microporous Thermoplastic Sheets
Chen et al. Polylactide aerogel with excellent comprehensive performances imparted by stereocomplex crystallization for efficient oil-water separation
CN108771983B (zh) 一种多层通孔高通透聚合物微滤膜及其制备方法
Wang et al. Superhydrophobic polycarbonate blend monolith with micro/nano porous structure for selective oil/water separation
CN105032203A (zh) 一种去除废水中氨氮的膜吸附剂的制备方法
CN107020019B (zh) 一种高通量超细聚偏氟乙烯中空纤维干态膜及其制备方法
Caplan et al. Formation of microporous Teflon® PFA membranes via thermally induced phase separation
JPS61268737A (ja) ポリアミド系予備発泡粒子及び発泡体並びにその製法
CA1170010A (en) Porous vinylidene fluoride polymer membrane and process for its preparation
CN107090097B (zh) 一种聚乳酸多孔形状记忆薄膜的制备方法
CN109192906A (zh) 一种有机无机纳米复合材料电池隔膜的制备方法
CN107759823A (zh) 一种pp开孔材料及其制备方法
Tanaka et al. Formation of biodegradable polyesters membranes via thermally induced phase separation
CN114874575B (zh) 一种低密度小孔径聚乙烯醇缩甲醛泡沫材料
CN113328202A (zh) 一种蜂窝状高孔隙、大孔径锂电池隔膜及其制备方法
JP2005021842A (ja) 汚染物質除去材及びそれを用いた汚染物質除去方法
CN113956529B (zh) 一种利用溶剂冷冻相分离法制备孔径可调、多孔、超疏水pla薄膜的方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20210813

Address after: No.19, Qinhuai North Road, Lishui Economic Development Zone, Nanjing, Jiangsu, 210000

Patentee after: Jiangsu Da Mao Niu New Material Co.,Ltd.

Address before: 266000 Songling Road, Laoshan District, Qingdao, Shandong Province, No. 99

Patentee before: Qingdao University Of Science And Technology

TR01 Transfer of patent right