CN112111082A - 一种高效亲油疏水硅氧烷发泡材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于吸油材料领域，具体涉及一种高效亲油疏水硅氧烷发泡材料的制备方法，所述高效亲油疏水硅氧烷发泡材料的硅氧烷侧基上接枝磺酸基亲水疏油基团，并提供了具体的制备方法。本发明制备的硅氧烷亲油效果好，同时耐高温，耐酸碱，适用范围广，解决了现有亲油材料稳定性差，难以重复利用的问题。
Description
技术领域
本发明属于吸油材料领域，具体涉及一种高效亲油疏水硅氧烷发泡材料的制备方法。
背景技术
吸油材料对于油及油性有机物具有良好的亲和性，已广泛应用于各种油类及有机物的吸附、处置。为了满足市场需求和使用要求，吸油材料已从传统吸油材料向高性能吸油材料过渡。高吸油树脂、高吸油纤维、非织造吸油材料等高性能吸油材料不断涌现，这些高性能吸油材料在含油水体处置、污水资源化等领域发挥着越来越重要的作用。现有的亲油材料普遍存在结合力强的不容易重复利用，可重复利用的吸油效果不佳的情况。
发明内容
针对现有技术中的问题，本发明提供一种高效亲油疏水硅氧烷发泡材料的制备方法，亲油效果好，同时耐高温，耐酸碱，适用范围广。
为实现以上技术目的，本发明的技术方案是：
一种高效亲油疏水硅氧烷发泡材料的制备方法，以甲氧基硅烷为硅氧材料，以醋酸溶液为溶剂，以十六烷基三甲基氯化铵为分散剂，以尿素为发泡剂。
所述甲氧基硅烷采用单甲酯硫酸基三甲氧基硅烷和二甲氧基单甲基硅烷的混合物，且所述单甲酯硫酸基三甲氧基硅烷和二甲氧基单甲基硅烷的质量比为3:2。
进一步的，所述二甲氧单甲基硅烷包括，但不仅限于，二甲氧基二甲基硅烷、二甲氧基单甲基单苯基硅烷、二甲氧基单甲基单乙基硅烷。
所述醋酸溶液的浓度为5mmol/L。
所述制备方法包括如下步骤：
步骤1，将尿素和十六烷基三甲基氯化铵加入至醋酸溶液中搅拌均匀，然后加入甲氧基硅烷室温搅拌1h，得到酸性预聚体；
步骤2，将酸性预聚体放入烘箱内恒温烘干，得到初级聚合物；
步骤3，采用乙醇清洗初级聚合物后，低温烘干或者晾干，得到亲油疏水硅氧烷发泡材料。
进一步的，所述亲油疏水硅氧烷侧基上接枝亲水疏油基团。
更进一步的，所述亲水疏油基团采用磺酸基团。
所述硅氧烷发泡材料的使用方法，包括吸油处理方法和脱油处理方法，其中，脱油处理方法是通过高温挤压的物理方式将吸附的油分脱吸附，实现有回收和亲油疏水材料的回收。
本发明通过硅氧烷的发泡聚合，在硅氧烷的侧基上接枝亲水疏油基团。硅氧烷具有强力的亲油性能，发泡硅氧烷可将油水混合液中的油分吸附出来。另外，材料中的疏油基团能够在后期挤压脱油的过程中提供斥力，提高脱油率。
从以上描述可以看出，本发明具备以下优点：
1.本发明制备的硅氧烷亲油效果好，同时耐高温，耐酸碱，适用范围广。
2.本发明的硅氧烷发泡材料含有磺酸根，磺酸根疏油性能强，使用后脱油处理时能将油分脱离得更充分。
3.本发明提供的制备方法简单，不需要复杂设备，同时形状可控，便于使用。
4.本发明在油水混合液中将油相物质吸附同时不吸附水，达到油水分离作用。同时在通过高温挤压的物理方式将吸附的油分脱吸附，可实现油回收，材料再利用，大大提高了材料的利用率和油水分离效果。
附图说明
图1是本发明实施例1产品的水接触角照片；
图2是本发明实施例1产品的亲油性接触角照片。
具体实施方式
结合图1至图2详细说明本发明的一个具体实施例，但不对本发明的权利要求做任何限定。
实施例1
一种高效亲油疏水硅氧烷发泡材料，在硅氧烷测基上接枝磺酸基团，具体步骤如下：
将2g尿素和1.5g十六烷基三甲基氯化铵加入至100mL浓度为5mmol/L的醋酸溶液中搅拌均匀，然后加入提前混合好的30g单甲酯硫酸基三甲氧基硅烷和20g的二甲氧基二甲基硅烷，室温搅拌1h，得到预聚体；放入烘箱80℃烘干反应8小时，然后再转入室温下用酒精清洗，低温烘干。
实施例2
一种高效亲油疏水硅氧烷发泡材料，在硅氧烷测基上接枝磺酸基团，具体步骤如下：
将2g尿素和1.5g十六烷基三甲基氯化铵加入至100mL浓度为5mmol/L的醋酸溶液中搅拌均匀，然后加入提前混合好的30g单甲酯硫酸基三甲氧基硅烷和20g的二甲氧基单甲基单苯基硅烷，室温搅拌1h，得到预聚体；放入烘箱80℃烘干反应8小时，然后再转入室温下用酒精清洗，低温烘干。
实施例3
一种高效亲油疏水硅氧烷发泡材料，在硅氧烷测基上接枝磺酸基团，具体步骤如下：
将2g尿素和1.5g十六烷基三甲基氯化铵加入至100mL浓度为5mmol/L的醋酸溶液中搅拌均匀，然后加入提前混合好的30g单甲酯硫酸基三甲氧基硅烷和20g的二甲氧基单甲基单乙基硅烷，室温搅拌1h，得到预聚体；放入烘箱80℃烘干反应8小时，然后再转入室温下用酒精清洗，低温烘干。
性能检测
以实施例1作为本发明的代表产品
1.疏水性测试：
该硅氧烷材料水接触角为152°，如图1所示，属于超疏水范畴，且经过10次重复使用后，水接触角依然为152°，未见衰减。
2.亲油性测试
采用上述相同的方法测试石油醚、丁酸丁酯、甲苯、环己烷和丙二醇的接触角，如下表所示，接触角均小于60°，体现出良好的亲油特性。
其中环己烷的接触角如图2所示，经检测，接触角为47.6°。
经过10次重复使用后，所有的油类接触角依然小于60°。
综上所述，本发明具有以下优点：
1.本发明制备的硅氧烷亲油效果好，同时耐高温，耐酸碱，适用范围广。
2.本发明的硅氧烷发泡材料含有磺酸根，磺酸根疏油性能强，使用后脱油处理时能将油分脱离得更充分。
3.本发明提供的制备方法简单，不需要复杂设备，同时形状可控，便于使用。
4.本发明在油水混合液中将油相物质吸附同时不吸附水，达到油水分离作用。同时在通过高温挤压的物理方式将吸附的油分脱吸附，可实现油回收，材料再利用，大大提高了材料的利用率和油水分离效果。
5.经检测，本发明制备的发泡材料除油率不低于80％，保有率不低于95％，二次使用效率大于80％。
可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案。本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种高效亲油疏水硅氧烷发泡材料，其特征在于：所述硅氧烷侧基上接枝亲水疏油基团。
2.根据权利要求1所述的亲油疏水硅氧烷发泡材料，其特征在于：所述亲水疏油基团采用磺酸基团。
3.一种高效亲油疏水硅氧烷发泡材料的制备方法，其特征在于：以甲氧基硅烷为硅氧材料，以醋酸溶液为溶剂，以十六烷基三甲基氯化铵为分散剂，以尿素为发泡剂。
4.根据权利要求3所述的高效亲油疏水硅氧烷发泡材料的制备方法，其特征在于：所述甲氧基硅烷采用单甲酯硫酸基三甲氧基硅烷和二甲氧基单甲基硅烷的混合物，且所述单甲酯硫酸基三甲氧基硅烷和二甲氧基单甲基硅烷的质量比为3:2。
5.根据权利要求4所述的高效亲油疏水硅氧烷发泡材料的制备方法，其特征在于：所述二甲氧单甲基硅烷包括，但不仅限于，二甲氧基二甲基硅烷、二甲氧基单甲基单苯基硅烷、二甲氧基单甲基单乙基硅烷。
6.根据权利要求3所述的高效亲油疏水硅氧烷发泡材料的制备方法，其特征在于：所述醋酸溶液的浓度为5mmol/L。
7.根据权利要求3所述的高效亲油疏水硅氧烷发泡材料的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括如下步骤：
步骤1，将尿素和十六烷基三甲基氯化铵加入至醋酸溶液中搅拌均匀，然后加入甲氧基硅烷室温搅拌1h，得到酸性预聚体；
步骤2，将酸性预聚体放入烘箱内恒温烘干，得到初级聚合物；
步骤3，采用乙醇清洗初级聚合物后，低温烘干或者晾干，得到亲油疏水硅氧烷发泡材料。
8.根据权利要求3所述的高效亲油疏水硅氧烷发泡材料的制备方法，其特征在于：所述硅氧烷发泡材料的使用方法，包括吸油处理方法和脱油处理方法，其中，脱油处理方法是通过高温挤压的物理方式将吸附的油分脱吸附，实现有回收和亲油疏水材料的回收。
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