CN111849025A - 一种具有太阳光调控吸油性能的三聚氰胺海绵的制备方法 - Google Patents

一种具有太阳光调控吸油性能的三聚氰胺海绵的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种具有太阳光调控吸油性能的三聚氰胺海绵的制备方法，该制备方法，包括以下步骤：将MXene纳米片与聚二甲基硅氧烷预聚物混合成溶液，再将三聚氰胺海绵浸入到上述溶液中一段时间，取出固化后得到MXene纳米片与聚二甲基硅氧烷改性的三聚氰胺海绵。本发明采用MXene纳米片与聚二甲基硅氧烷对三聚氰胺海绵进行改性，使得本发明制得的具有太阳光调控吸油性能的三聚氰胺海绵具有良好的吸油性能，且可反复用于吸油。同时，本发明的制备方法简便，无需复杂设备，改性后三聚氰胺海绵仍有良好的力学性能，且通过太阳光照射可调控改性海绵的吸油性能。

Description

一种具有太阳光调控吸油性能的三聚氰胺海绵的制备方法
技术领域
本发明涉及聚合物功能材料技术领域，特别涉及一种具有太阳光调控吸油性能的三聚氰胺海绵的制备方法。
背景技术
环境污染，特别是水污染是本世纪人类面临的急需解决的问题之一。生活中的含油废水、工业上的废弃油脂、开采运输中泄露的化石燃料无时无刻地污染人们赖以生存的环境，威胁自然界中的水体环境与水生动植物。因此，将含油废水中的油类有效分离出来是迫切需要完成的任务。目前常用的油水分离材料普遍存在着生产成本较高、技术路线较为复杂等问题。从原理上分析，油与水互不相容，油水分离属于界面科学的范畴，可以通过改变材料的浸润性质来实现油水分离。
三聚氰胺海绵是一种超轻多孔、柔韧性好的泡沫材料，被广泛应用于具有隔热保温、控制噪声等建筑、交通工具、航天航空等领域，而且由于三聚氰胺海绵可多次重复利用性以及价格低廉等优点，可以作为油水分离的吸附材料使用，在其表面进行粗糙的构筑和低表面能修饰，从而实现疏水亲油，应用于油水分离领域。公告号为CN 107501601A的中国发明专利公开了一种超疏水的三聚氰胺复合海绵材料，其先在将乙烯基三乙氧基硅烷微球负载在三聚氰胺海绵表面，再通过3-(异丁烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷与二乙烯苯在其表面的聚合，得到超疏水的三聚氰胺海绵复合材料，此工艺过程较为繁琐复杂。公告号为CN104163934A的中国发明专利公开了一种多孔疏水亲油海绵的制备方法，其将聚合物泡沫材料进行高温碳化，除去聚合物上的亲水官能团，以获得疏水亲油材料的方法，该方法要求在惰性气体保护下对材料进行高温处理，能耗高，高温碳化过程中将产生有毒有害气体，另外，碳化会使得海绵泡沫材料的体积收缩并失去部分弹性，将不可避免地导致吸油能力和反复使用性能的降低。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种具有太阳光调控吸油性能的三聚氰胺海绵的制备方法，以解决现有油水分离中吸附材料吸油能力和反复使用性能较低，且制备过程较为复杂繁琐的问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种具有太阳光调控吸油性能的三聚氰胺海绵的制备方法，包括以下步骤：
1)将聚二甲基硅氧烷Sylgard 184预聚物A、MXene纳米片加入至溶剂中，搅拌一段时间后，加入聚二甲基硅氧烷Sylgard 184固化剂B，得到混合溶液C；
2)将三聚氰胺海绵经去离子水、乙醇、丙酮依次清洗，并烘干后，在所述混合溶液C中浸入一段时间，取出，固化，再用乙醇反复清洗，得到具有太阳光调控吸油性能的三聚氰胺海绵。
可选地，所述步骤1)中所述聚二甲基硅氧烷Sylgard 184预聚物A、所述MXene纳米片、所述聚二甲基硅氧烷Sylgard 184固化剂B、所述溶剂的用量比例为10-20mg∶20-70mg∶1-2mg∶10-20mL。
可选地，所述步骤1)中所述溶剂为乙醇、二甲苯、正己烷、乙酸乙酯中的一种或几种。
可选地，所述步骤1)中所述搅拌的搅拌时间为1-2h。
可选地，所述步骤2)中所述浸入的浸入时间为4-6h。
可选地，所述步骤2)中所述固化的固化温度为110-120℃，固化时间为3-5h。
相对于现有技术，本发明所述的具有太阳光调控吸油性能的三聚氰胺海绵的制备方法具有以下优势：
1、本发明采用MXene纳米片与聚二甲基硅氧烷对三聚氰胺海绵进行改性，一方面，三聚氰胺海绵密度低，其三维的多孔网络结构有利于吸附液体，另一方面，聚二甲基硅氧烷具有疏水性能，从而使得本发明改性的三聚氰胺海绵，具有良好的疏水吸油性能，同时，MXene纳米片具有良好的光热转换能力，使得改性后的三聚氰胺海绵具有光热调控的吸油性能，当其在太阳光照射下时，本发明改性的三聚氰胺海绵的吸油性能大大提高。
2、本发明制备方法简单，不需要复杂设备，工艺流程简单，MXene纳米片与聚二甲基硅氧烷复合后的三聚氰胺海绵可反复用于吸油，有望在油水分离领域推广应用。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将结合实施例来详细说明本发明。
实施例1
一种具有太阳光调控吸油性能的三聚氰胺海绵的制备方法，具体步骤如下：
1)将三聚氰胺海绵依次用去离子水、乙醇、丙酮清洗2次，烘干；
2)将12mg聚二甲基硅氧烷Sylgard 184预聚物A、20mg MXene纳米片加入到12mL的正己烷中，搅拌1h后，加入1mg的聚二甲基硅氧烷Sylgard 184固化剂B，得到混合溶液C；
3)将经过步骤1)处理后的三聚氰胺海绵浸入到步骤2)得到的混合溶液C中4h，取出后在115℃固化4h，再用乙醇反复清洗，得到具有太阳光调控吸油性能的三聚氰胺海绵。
取本实施例制备的具有太阳光调控吸油性能的三聚氰胺海绵，浸入蓖麻油/水混合溶液中，测得其对于蓖麻油的吸附能力约为49.5g/g；利用模拟太阳光灯辐射照射30分钟后，测得其对于蓖麻油的吸附能力约为65.1g/g。
实施例2
一种具有太阳光调控吸油性能的三聚氰胺海绵的制备方法，具体步骤如下：
1)三聚氰胺海绵依次用去离子水、乙醇、丙酮清洗3次，烘干；
2)将15mg聚二甲基硅氧烷Sylgard 184预聚物A、50mg MXene纳米片加入到18mL的二甲苯中，搅拌2h后，加入2mg的聚二甲基硅氧烷Sylgard 184固化剂B，得到混合溶液C；
3)将经过步骤1)处理后的三聚氰胺海绵浸入到步骤2)得到的混合溶液C中5h，取出后在120℃固化3h，再用乙醇反复清洗，得到具有太阳光调控吸油性能的三聚氰胺海绵。
实施例3
一种具有太阳光调控吸油性能的三聚氰胺海绵的制备方法，具体步骤如下：
1)三聚氰胺海绵依次用去离子水、乙醇、丙酮清洗4次，烘干；
2)将18mg聚二甲基硅氧烷Sylgard 184预聚物A、60mg MXene纳米片加入到20mL的乙醇中，搅拌1h后，加入2mg的聚二甲基硅氧烷Sylgard 184固化剂B，得到混合溶液C；
3)将经过步骤1)处理后的三聚氰胺海绵浸入到步骤2)得到的混合溶液C中6h，取出后在110℃固化5h，再用乙醇反复清洗，得到具有太阳光调控吸油性能的三聚氰胺海绵。
实施例4
一种具有太阳光调控吸油性能的三聚氰胺海绵的制备方法，具体步骤如下：
1)三聚氰胺海绵依次用去离子水、乙醇、丙酮清洗2次，烘干；
2)将10mg聚二甲基硅氧烷Sylgard 184预聚物A、30mg MXene纳米片加入到12mL的正己烷中，搅拌2h后，加入1mg的聚二甲基硅氧烷Sylgard 184固化剂B，得到混合溶液C；
3)将经过步骤1)处理后的三聚氰胺海绵浸入到步骤2)得到的混合溶液C中5h，取出后在115℃固化5h，再用乙醇反复清洗，得到具有太阳光调控吸油性能的三聚氰胺海绵。
实施例5
一种具有太阳光调控吸油性能的三聚氰胺海绵的制备方法，具体步骤如下：
1)三聚氰胺海绵依次用去离子水、乙醇、丙酮清洗3次，烘干；
2)将12mg聚二甲基硅氧烷Sylgard 184预聚物A、40mg MXene纳米片加入到12mL的乙酸乙酯中，搅拌2h后，加入1.2mg的聚二甲基硅氧烷Sylgard 184固化剂B，得到混合溶液C；
3)将经过步骤1)处理后的三聚氰胺海绵浸入到步骤2)得到的混合溶液C中4h，取出后在120℃固化4h，再用乙醇反复清洗，得到具有太阳光调控吸油性能的三聚氰胺海绵。
需要说明的是，本发明中聚二甲基硅氧烷Sylgard 184预聚物A，聚二甲基硅氧烷Sylgard 184固化剂B均产于美国道康宁公司。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种具有太阳光调控吸油性能的三聚氰胺海绵的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将聚二甲基硅氧烷Sylgard 184预聚物A、MXene纳米片加入至溶剂中，搅拌一段时间后，加入聚二甲基硅氧烷Sylgard 184固化剂B，得到混合溶液C；
2)将三聚氰胺海绵经去离子水、乙醇、丙酮依次清洗，并烘干后，在所述混合溶液C中浸入一段时间，取出，固化，再用乙醇反复清洗，得到具有太阳光调控吸油性能的三聚氰胺海绵。
2.根据权利要求1所述的具有太阳光调控吸油性能的三聚氰胺海绵的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中所述聚二甲基硅氧烷Sylgard 184预聚物A、所述MXene纳米片、所述聚二甲基硅氧烷Sylgard 184固化剂B、所述溶剂的用量比例为10-20mg∶20-70mg∶1-2mg∶10-20mL。
3.根据权利要求1所述的具有太阳光调控吸油性能的三聚氰胺海绵的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中所述溶剂为乙醇、二甲苯、正己烷、乙酸乙酯中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的具有太阳光调控吸油性能的三聚氰胺海绵的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中所述搅拌的搅拌时间为1-2h。
5.根据权利要求1所述的具有太阳光调控吸油性能的三聚氰胺海绵的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中所述浸入的浸入时间为4-6h。
6.根据权利要求1所述的具有太阳光调控吸油性能的三聚氰胺海绵的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中所述固化的固化温度为110-120℃，固化时间为3-5h。
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