CN110201554A - 一种蒙脱土增强型疏水/超亲油聚氨酯膜材料的制备方法 - Google Patents

一种蒙脱土增强型疏水/超亲油聚氨酯膜材料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种蒙脱土增强型疏水/超亲油聚氨酯膜材料的制备方法。以聚氨酯、有机改性蒙脱土、聚二甲基硅氧烷为原料，将聚氨酯、聚二甲基硅氧烷、有机改性蒙脱土溶解于N,N’‑二甲基甲酰胺与四氢呋喃复配的溶剂中，配制成不同浓度的纺丝液，通过高压静电纺丝并调控工艺参数纺丝成型得到疏水/超亲油高效吸油聚氨酯纤维膜，该纤维膜材料具有叠层结构、高孔隙率、高比表面积、超疏水、超亲油特点，可用于高效、快速去除水体环境中油成分。本发明原料经济、一步法可得、制备工艺简单、膜强度高、热性能优异、能显著提升膜循环利用次数，膜使用寿命长，可批量化、大规模生产，易于产业化实施。

Description

一种蒙脱土增强型疏水/超亲油聚氨酯膜材料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种蒙脱土增强型疏水/超亲油聚氨酯膜材料的制备方法。
背景技术
目前，在环境污染事件当中原油或成品油泄漏是一个重要的污染源问题。近几年，由于输油管道破裂、运油轮船侧翻或漏油等事件的频频发生，给生态系统带来了严重的污染和危害，如何快速去除水体中的油污染物，寻求高效、便捷实施的油水分离材料已经成为世界关注的一个热点话题。
发明内容
本发明要解决的问题是提供一种蒙脱土增强型疏水/超亲油聚氨酯膜材料的制备方法，获得具有叠层结构、高孔隙率、高比表面积、超疏水、超亲油特点，高强度、高热稳定性高效吸油聚氨酯膜。
为解决上述技术问题，本发明的一种蒙脱土增强型疏水/超亲油聚氨酯膜材料的制备方法，包括下列步骤：
(1)聚氨酯、聚二甲基硅氧烷、有机改性蒙脱土溶于N,N’-二甲基甲酰胺与四氢呋喃复配的溶剂中，在超声波震荡条件下处理一定时间，配置成不同浓度的纺丝液。
(2)采用高压静电纺丝方法，将步骤(1)所得到的纺丝液通过高压静电纺丝成纤维，采用滚筒收集纤维。
(3)将步骤(2)中收集的纤维经过热烘处理，即得疏水/超亲油高效吸油聚氨酯膜。
优选的，所述步骤1中，有机改性蒙脱土为阳离子表面活性剂或阴离子表面活性剂或非离子型表面活性剂等对蒙脱石处理后得到的有机改性蒙脱土；N,N’-二甲基甲酰胺与四氢呋喃复配的溶剂是由N,N’-二甲基甲酰胺与四氢呋喃溶液按质量比1:1混合所得；聚氨酯、聚二甲基硅氧烷与有机改性蒙脱土的质量比为50～100:1～10:1～5；纺丝液的质量分数为5％～10％。超声波频率为15～20KHz，功率80～100W，时间为5～10小时。
优选的，所述步骤2中的高压静电纺丝法中，静电压为15～30KV、纺丝速度1～5mL/h、滚筒转速为50～100转/min、。
优选的，所述步骤3中热烘温度为40～60℃、时间为12～24小时。
本发明的有益效果是：由本发明方法所获得的蒙脱土增强型疏水/超亲油高效吸油聚氨酯膜可实现了对水体中的油高效吸附；而且利用了有机蒙脱土对聚氨酯实现疏水性、亲油性增强，获得高强度、高热稳定性的高效吸油聚氨酯膜。该纤维膜材料具有叠层结构、高孔隙率、高比表面积、超疏水、超亲油特点，本发明原料经济、一步法可得、制备工艺简单、膜强度高、热性能优异、能显著提升膜循环利用次数，膜使用寿命长，可批量化、大规模生产，易于产业化实施。
附图说明
图1为蒙脱土增强型疏水/超亲油高效吸油聚氨酯膜材料制备流程图。
图2为本发明实施例1提供的蒙脱土增强型疏水/超亲油高效吸油聚氨酯膜照片。
图3为本发明实施例1提供的蒙脱土增强型疏水/超亲油高效吸油聚氨酯膜扫描电镜图。
图4为本发明实施例1提供的疏水/超亲油高效吸油聚氨酯膜的与水接触角图。
图5为本发明实施例1提供的蒙脱土增强型疏水/超亲油高效吸油聚氨酯膜的与水接触角图。
图6为本发明实施例1提供的蒙脱土增强型疏水/超亲油高效吸油聚氨酯膜的机械性能分析图。
具体实施方式
本发明的一种蒙脱土增强型疏水/超亲油聚氨酯膜材料的制备方法，包括下列步骤：
(1)聚氨酯、聚二甲基硅氧烷、有机改性蒙脱土溶于N,N’-二甲基甲酰胺与四氢呋喃复配的溶剂中，在超声波震荡条件下处理一定时间，配置成不同浓度的纺丝液。其中有机改性蒙脱土为阳离子表面活性剂或阴离子表面活性剂或非离子型表面活性剂等对蒙脱石处理后得到的有机改性蒙脱土；N,N’-二甲基甲酰胺与四氢呋喃复配的溶剂是由N,N’-二甲基甲酰胺与四氢呋喃溶液按质量比1:1混合所得；聚氨酯、聚二甲基硅氧烷与有机改性蒙脱土的质量比为50～100:1～10:1～5；纺丝液的质量分数为5％～10％。超声波频率为15～20KHz，功率80～100W，时间为5～10小时。
(2)采用高压静电纺丝方法，将步骤(1)所得到的纺丝液通过高压静电纺丝成纤维，采用滚筒收集纤维。其中静电压为15～30KV、纺丝速度1～5mL/h、滚筒转速为50～100转/min。
(3)将步骤(2)中收集的纤维经过热烘处理，即得疏水/超亲油高效吸油聚氨酯膜。其中热烘温度为40～60℃、时间为12～24小时。
实施例1
参见附图1，为蒙脱土增强型疏水/超亲油高效吸油聚氨酯膜材料制备流程图。首先，将聚氨酯、聚二甲基硅氧烷、有机改性蒙脱土溶于N,N’-二甲基甲酰胺与四氢呋喃复配的溶剂中，使聚氨酯、聚二甲基硅氧烷完全溶解在N,N’-二甲基甲酰胺与四氢呋喃复配的溶剂中，借助超声波机械震荡作用，使有机改性蒙脱土均匀分散在纺丝液中配置成不同浓度的纺丝液，再利用高压静电纺丝机调节工艺参数，将纺丝液制成纤维，通过滚筒收集纤维、烘干去除残余溶剂即得蒙脱土增强型疏水/超亲油高效吸油聚氨酯膜，制备的方法具体步骤如下：
(1)纺丝液的制备：将钠基蒙脱石用十二烷基苯磺酸钠表面活性剂处理得到有机改性蒙脱土；分别量取N,N’-二甲基甲酰胺与四氢呋喃溶液各50g，两者混合得到复配溶剂，称取聚氨酯8.5g、聚二甲基硅氧烷0.1g、有机改性蒙脱土0.5g，置于100g的N,N’-二甲基甲酰胺与四氢呋喃复配溶剂中；将上述溶液置于超声波震荡仪中超声波频率为20KHz，功率90W，震荡时间处理9小时即得纺丝液。
(2)将上述步骤所得到的纺丝液装入微量进样器泵中，通过软管到达带有静电高压的针头，针头下方是覆盖一层铝箔的滚筒接收板，调节静电纺丝设备参数，静电纺电压25KV、纺丝速度5mL/h，滚筒转速调为80转/min。
(3)将上述步骤所得的聚氨酯纤维膜置于烘箱中，温度为60℃、烘20小时即得蒙脱土增强型疏水/超亲油高效吸油聚氨酯膜。
参见附图2、3分别为本实施例提供的蒙脱土增强型疏水/超亲油高效吸油聚氨酯膜照片、蒙脱土增强型疏水/超亲油高效吸油聚氨酯膜扫描电镜图。明显可见，宏观照片显示蒙脱土增强型疏水/超亲油高效吸油聚氨酯膜表面光滑、均匀。而通过蒙脱土增强型疏水/超亲油高效吸油聚氨酯膜扫描电镜图可以看到，在单根聚氨酯纤维表面包覆一层聚二甲基硅氧烷使其纤维具有了超疏水、超亲油的特性；纤维表面有凹凸不平的粗糙状，这是有机改性蒙脱土在纤维内部分布所造成的，有机改性蒙脱土能够显著提高其疏水性、机械强度、热稳定性。聚氨酯膜整体为多层层叠结构，纤维分布均匀、孔隙率高，能够为油水分离吸附提供更多的空间和位点。
参见附图4、5分别为本实施例提供的疏水/超亲油高效吸油聚氨酯膜的与水接触角图、蒙脱土增强型疏水/超亲油高效吸油聚氨酯膜的与水接触角图。通过聚氨酯和聚二甲基硅氧烷直接纺丝得到的纤维膜和蒙脱土增强型聚氨酯和聚二甲基硅氧烷纺丝得到的纤维膜的对比可以明显看出，有机改性蒙脱土能够显著提高聚氨酯膜的疏水性，与水接触角提高进10°左右。
参见附图6为本发明实施例1提供的蒙脱土增强型疏水/超亲油高效吸油聚氨酯膜的机械性能分析图。蒙脱土增强型疏水/超亲油高效吸油聚氨酯膜的机械性能分析图。随天数变化在湿状态下的模量变化，可以看出，无论是在干态，还是经过长时间的在水中浸泡的湿态条件下，蒙脱土蒙脱土增强型疏水/超亲油高效吸油聚氨酯膜的机械性能都高于疏水/超亲油高效吸油聚氨酯膜模量，说明有机改性蒙脱土能显著提高膜材料的机械性能，能够实现多次循环利用。
下表为本发明实施例1提供的脱土增强型疏水/超亲油高效吸油聚氨酯膜对油的饱和吸附量表。该聚氨酯膜对油吸附量为可达100至150g/g，可对油进行高效吸附，实现对油水的分离。
实施例2
制备的方法具体步骤如下：
(1)纺丝液的制备：将钠基蒙脱石用十二烷基苯磺酸钠表面活性剂处理得到有机改性蒙脱土；分别量取N,N’-二甲基甲酰胺与四氢呋喃溶液各50g，两者混合得到复配溶剂，称取聚氨酯8.5g、聚二甲基硅氧烷0.3g、有机改性蒙脱土0.2g，置于100g的N,N’-二甲基甲酰胺与四氢呋喃复配溶剂中；将上述溶液置于超声波震荡仪中超声波频率为25KHz，功率95W，震荡时间处理8小时即得纺丝液。
(2)将上述步骤所得到的纺丝液装入微量进样器泵中，通过软管到达带有静电高压的针头，针头下方是覆盖一层铝箔的滚筒接收板，调节静电纺丝设备参数，静电纺电压26KV、纺丝速度3mL/h，滚筒转速调为70转/min。
(3)将上述步骤所得的聚氨酯纤维膜置于烘箱中，温度为55℃、烘16小时即得蒙脱土增强型疏水/超亲油高效吸油聚氨酯膜。
实施例3
制备的方法具体步骤如下：
(1)纺丝液的制备：将钠基蒙脱石用十二烷基苯磺酸钠表面活性剂处理得到有机改性蒙脱土；分别量取N,N’-二甲基甲酰胺与四氢呋喃溶液各50g，两者混合得到复配溶剂，称取聚氨酯5g、聚二甲基硅氧烷0.5g、有机改性蒙脱土0.5g，置于100g的N,N’-二甲基甲酰胺与四氢呋喃复配溶剂中；将上述溶液置于超声波震荡仪中超声波频率为15KHz，功率85W，震荡时间处理6小时即得纺丝液。
(4)将上述步骤所得到的纺丝液装入微量进样器泵中，通过软管到达带有静电高压的针头，针头下方是覆盖一层铝箔的滚筒接收板，调节静电纺丝设备参数，静电纺电压18KV、纺丝速度2mL/h，滚筒转速调为60转/min。
(5)将上述步骤所得的聚氨酯纤维膜置于烘箱中，温度为45℃、烘13小时即得蒙脱土增强型疏水/超亲油高效吸油聚氨酯膜。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种蒙脱土增强型疏水/超亲油聚氨酯膜材料的制备方法，其特征在于，包括下列步骤：
(1)聚氨酯、聚二甲基硅氧烷、有机改性蒙脱土溶于N,N’-二甲基甲酰胺与四氢呋喃复配的溶剂中，在超声波震荡条件下处理一定时间，配置成不同浓度的纺丝液。
(2)采用高压静电纺丝方法，将步骤(1)所得到的纺丝液通过高压静电纺丝成纤维，采用滚筒收集纤维。
(3)将步骤(2)中收集的纤维经过热烘处理，即得疏水/超亲油高效吸油聚氨酯膜。
2.根据权利要求1所述的一种蒙脱土增强型疏水/超亲油聚氨酯膜材料的制备方法，其特征在于：所述步骤1中，有机改性蒙脱土为阳离子表面活性剂或阴离子表面活性剂或非离子型表面活性剂等对蒙脱石处理后得到的有机改性蒙脱土；N,N’-二甲基甲酰胺与四氢呋喃复配的溶剂是由N,N’-二甲基甲酰胺与四氢呋喃溶液按质量比1:1混合所得；聚氨酯、聚二甲基硅氧烷与有机改性蒙脱土的质量比为50～100:1～10:1～5；纺丝液的质量分数为5％～10％。超声波频率为15～20KHz，功率80～100W，时间为5～10小时。
3.根据权利要求1所述的一种蒙脱土增强型疏水/超亲油聚氨酯膜材料的制备方法，其特征在于：所述步骤2中的高压静电纺丝法中，静电压为15～30KV、纺丝速度1～5mL/h、滚筒转速为50～100转/min。
4.根据权利要求3所述的一种蒙脱土增强型疏水/超亲油聚氨酯膜材料的制备方法，其特征在于：所述步骤3中热烘温度为40～60℃、时间为12～24小时。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115450054A (zh) * 2022-09-19 2022-12-09 陕西科技大学 一种超疏水柔性导热薄膜及其制备方法
CN116283362A (zh) * 2023-02-09 2023-06-23 萍乡市锦宏瓷业有限公司 疏水性瓷质绝缘子及其制备方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103485074A (zh) * 2013-08-09 2014-01-01 天津工业大学 一种静电纺聚合物/无机粒子纳米复合膜制备装置及方法
CN104480636A (zh) * 2014-11-28 2015-04-01 江南大学 一种聚偏氟乙烯纳米纤维膜材料及其制备方法与应用
CN106334462A (zh) * 2016-10-09 2017-01-18 上海交通大学 超疏水静电纺丝聚二甲基硅氧烷膜及其制备方法和应用
JP6322571B2 (ja) * 2012-03-12 2018-05-09 ナノシータ株式会社 高分子超薄膜及び多孔質高分子超薄膜
CN108499371A (zh) * 2018-04-24 2018-09-07 安徽农业大学 蒙脱土增强型偕胺肟改性聚丙烯腈纳米纤维膜制备方法
CN109054060A (zh) * 2018-06-22 2018-12-21 佛山陵朝新材料有限公司 一种高耐磨型聚氨酯薄膜材料的制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6322571B2 (ja) * 2012-03-12 2018-05-09 ナノシータ株式会社 高分子超薄膜及び多孔質高分子超薄膜
CN103485074A (zh) * 2013-08-09 2014-01-01 天津工业大学 一种静电纺聚合物/无机粒子纳米复合膜制备装置及方法
CN104480636A (zh) * 2014-11-28 2015-04-01 江南大学 一种聚偏氟乙烯纳米纤维膜材料及其制备方法与应用
CN106334462A (zh) * 2016-10-09 2017-01-18 上海交通大学 超疏水静电纺丝聚二甲基硅氧烷膜及其制备方法和应用
CN108499371A (zh) * 2018-04-24 2018-09-07 安徽农业大学 蒙脱土增强型偕胺肟改性聚丙烯腈纳米纤维膜制备方法
CN109054060A (zh) * 2018-06-22 2018-12-21 佛山陵朝新材料有限公司 一种高耐磨型聚氨酯薄膜材料的制备方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115450054A (zh) * 2022-09-19 2022-12-09 陕西科技大学 一种超疏水柔性导热薄膜及其制备方法
CN115450054B (zh) * 2022-09-19 2024-01-12 陕西科技大学 一种超疏水柔性导热薄膜及其制备方法
CN116283362A (zh) * 2023-02-09 2023-06-23 萍乡市锦宏瓷业有限公司 疏水性瓷质绝缘子及其制备方法
CN116283362B (zh) * 2023-02-09 2024-02-23 萍乡市锦宏瓷业有限公司 疏水性瓷质绝缘子及其制备方法

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