CN114874407A - 一种超疏水-超亲油海绵及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种超疏水‑超亲油海绵及其制备方法，其中，所述超疏水‑超亲油海绵的合成原料包括疏水复合粒子，所述疏水复合粒子包括疏水改性的微米级针状和/或棒状粒子及纳米级球形粒子；所述微米级针状和/或棒状粒子及所述纳米级球形粒子在进行所述合成的过程中参与其中的交联反应；解决了现有此类海绵耐久性差及制备过程复杂的问题。

Description

一种超疏水-超亲油海绵及其制备方法
技术领域
本公开涉及一种处理含油废水的吸附材料，如由于石油泄漏事故产生的含油废水，具体的是一种超疏水-超亲油海绵。
背景技术
本节中的陈述只提供与本公开有关的背景信息并且不构成现有技术。
针对石油在开采和运输过程中产生的石油泄漏事故产生的含油废水，本申请发明人知晓的一种处理方法是使用具有疏水亲油特性的吸附材料，将含油废水中的油分吸附回收，从而达到处理的目的。其中，三维多孔海绵因其孔隙率高、比表面积大、比较发达的三维多孔结构非常有利于油水吸附，基于此，三维多孔海绵经常被选作吸附材料的基底，但因三维多孔海绵本身具有的是亲水亲油特性，所以需通过调控三维多孔海绵的表面能和纳微结构，使其具有疏水亲油特性，得到多种三维超浸润多孔材料。
例如，申请号为201911128722.4的发明专利申请公开了一种超疏水-超亲油聚氨酯海绵，具体是利用氟化石墨烯和碳纳米管在成品聚氨酯海绵上构造纳微结构，然后继续用低表面能的试剂进行修饰制得。因为该海绵仅简单依靠碳纳米管固定氟化石墨烯的方式制得，在实际使用时往往存在耐久性较差的弊端。申请号为202110358709.9的发明专利申请公开了一种超疏水-超亲油海绵，具体是将聚偏氟乙烯、食盐和生物质粉进行混合研磨，并对研磨得到的粉末进行加热、冷却，得到混合块体，再对混合块体进行清洗、干燥得到超疏水-超亲油海绵；该海绵的制备过程复杂且耐久性也差。申请号为202111112627.2的发明专利申请公开了超疏水-超亲油海绵，具体是先利用纳米二氧化硅和多巴胺在成品海绵上构造纳微结构，再继续利用六甲基二氮硅烷对海绵进行低表面能修饰制得；虽然该超疏水-超亲油海绵对各种油的吸附能力高达自身重力的40-50倍，但由于纳米二氧化硅和多巴胺仅仅是简单的接枝到成品海绵的骨架上，以致它们之间仅依靠化学键进行简单的结合，势必导致纳米二氧化硅和多巴胺（疏水性粒子）不稳定，所以该专利公开的超疏水-超亲油海绵也存在耐久性较差的问题。
所以，目前的三维超浸润多孔材料虽然具有一定的油水分离效率，但因其存在的制备过程复杂及耐久性差等问题，限制了其工业化生产的进程。
需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包含不构成现有技术的信息。
发明内容
鉴于以上技术问题中的至少一项，本公开提供一种超疏水-超亲油海绵，解决了现有此类海绵耐久性差及制备过程复杂的问题。
另外，本公开还提供了所述超疏水-超亲油海绵的制备方法。
第一方面，所述的超疏水-超亲油海绵，其合成海绵的原料包括：
疏水复合粒子，所述疏水复合粒子包括疏水改性的微米级针状和/或棒状粒子及纳米级球形粒子；
所述微米级针状和/或棒状粒子及所述纳米级球形粒子在进行所述合成的过程中参与其中的交联反应。
在本公开的一些实施例中，所述微米级针状和/或棒状粒子是TiO2晶须或棒状TiO2；
所述纳米级球形粒子是TiO2 、AL2O3或SiO2。
在本公开的一些实施例中，所述疏水复合粒子的制备方法包括：
在所述微米级针状和/或棒状粒子及纳米级球形粒子与醇液、水及粘结剂的混匀物中加入疏水改性剂以进行所述疏水改性；
所述疏水改性后的混合物经干燥及研磨处理后得到所述疏水复合粒子。
在本公开的一些实施例中，所述疏水改性剂是氟硅烷。
在本公开的一些实施例中，所述粘结剂是硅烷偶联剂。
在本公开的一些实施例中，所述醇液是乙醇。
在本公开的一些实施例中，制备所述疏水复合粒子的原料，按照重量份数比计算分别是，微米级针状和/或棒状粒子5-20份，纳米级球形粒子1-10份，所述乙醇15-25份，所述水1-10份，所述硅烷偶联剂0.1-3份，所述氟硅烷0.3-2份。
在本公开的一些实施例中，所述微米级针状和/或棒状粒子、所述纳米级球形粒子、所述乙醇、所述水及所述硅烷偶联剂经超声分散30-45min后，继续在转速200-300r/min的条件下机械搅拌12h以上得到所述混匀物。
在本公开的一些实施例中，所述疏水改性是在对所述氟硅烷与所述混匀物搅拌6h以上的状态下进行的。
在本公开的一些实施例中，所述干燥的温度为180°。
在本公开的一些实施例中，所述海绵是聚氨酯海绵。
第二方面，所述的超疏水-超亲油海绵的制备方法，包括合成海绵的过程，其合成所述海绵的原料包括：
疏水复合粒子，所述疏水复合粒子包括疏水改性的微米级针状和/或棒状粒子及纳米级球形粒子；
所述微米级针状和/或棒状粒子及所述纳米级球形粒子在进行所述合成的过程中参与交联反应。
在本公开的一些实施例中，所述微米级针状和/或棒状粒子是TiO2晶须或棒状TiO2；
所述纳米级球形粒子是TiO2 、AL2O3或SiO2。
在本公开的一些实施例中，所述疏水复合粒子的制备方法包括：
在所述微米级针状和/或棒状粒子及纳米级球形粒子与醇液、水及粘结剂的混匀物中加入疏水改性剂以进行所述疏水改性；
所述疏水改性后的混合物经干燥及研磨处理后得到所述疏水复合粒子；
所述疏水改性剂是氟硅烷，所述粘结剂是硅烷偶联剂，所述醇液是乙醇。
在本公开的一些实施例中，合成所述海绵的原料还包括：
聚醚多元醇、有机硅泡沫稳定剂、第一催化剂、第二催化剂、外用发泡剂、异氰酸酯及水；
所述第一催化剂为辛酸亚锡、二丁基锡、二（十二烷基硫）二丁基锡、氧化锡、氧化锡锑中的一种或多种；
所述第二催化剂为三乙醇胺、三乙胺、三乙烯二胺、二甲基环己胺中的一种或多种。
在本公开的一些实施例中，所述聚醚多元醇为聚氧化丙烯二醇、聚氧化丙烯三醇、聚丙二醇，聚二乙二醇中的一种或多种。
在本公开的一些实施例中，所述有机硅泡沫稳定剂为吐温、硅油聚硅氧烷、硅酮、聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸脂中的一种或多种。
在本公开的一些实施例中，所述外用发泡剂为环戊烷、二氯甲烷、十八烷基磺基琥珀酰胺二纳、一氟二氯乙烷中的一种或多种。
在本公开的一些实施例中，所述异氰酸酯为3-氯丙烯异氰酸酯、甲基丙烯酸异氰酸酯、氯磺酰异氰酸酯、三烯丙基异氰酸酯中的一种或多种。
在本公开的一些实施例中，所述合成海绵的原料，按照重量份数比计算分别是：聚醚多元醇80-120份，水1-10份，有机硅泡沫稳定剂1-15份，外用发泡剂1-20份，异氰酸酯50-80份，疏水复合粒子5-30份。
本公开具有如下有益效果：
本公开的超疏水-超亲油海绵，第一方面，因疏水复合粒子直接加入到合成海绵的原料中并参与到合成过程的交联反应中，所以该海绵中的疏水复合粒子的结合力明显比现有仅依靠化学键进行结合的结合力高，从而有效提高疏水复合粒子的机械稳定性，解决了现有超疏水-超亲油海绵耐久性差的问题。第二方面，疏水复合粒子与海绵进行交联，不仅增加了界面张力，更使一部分疏水复合粒子直接暴露在海绵的表面，使发泡的海绵直接具有超疏水-超亲油的特性。第三方面，本公开的疏水复合粒子直接参与海绵合成，而并不需要在合成海绵后再对成品海绵进行接枝（结合疏水粒子）及浸泡（低表面能修饰）的操作，所以，解决了现有超疏水-超亲油海绵制备过程复杂的问题。
附图说明
通过以下参考附图对本公开实施例的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优点更为清楚，在附图中：
图1是本公开实施例一中的超疏水-超亲油海绵表面的电镜图；
图2是本公开实施例一中水滴在超疏水-超亲油海绵表面接触角图；
图3-1是本公开实施例一的油水混合物未被海绵吸附分离前示意图；
图3-2是本公开实施例一的海绵对油水混合物进行吸附分离的示意图；
图3-3是本公开实施例一的油水混合物经海绵吸附分离后的示意图。
具体实施方式
以下基于实施例对本公开进行描述，但是值得说明的是，本公开并不限于这些实施例。在下文对本公开的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。然而，对于没有详尽描述的部分，本领域技术人员也可以完全理解本公开。
同时，除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包含但不限于”的含义。
实施例一
1、疏水复合粒子的制备：
称取10份的微米TiO2晶须和2份的纳米球形TiO2于烧杯中，依次加入20份乙醇、2份水、0.5份的A151(乙烯基三乙氧基硅烷)，用玻璃棒搅拌均匀后超声分散30min，然后在转速200-300r/min的条件下机械搅拌12h以上，最后加入0.25份的全氟辛基三氯硅烷后再继续搅拌6h以上进行疏水改性，将疏水改性后的粒子放置到80°的烘箱中烘干、研磨得到疏水复合粒子。
2、超疏水-超亲油海绵的制备：
称取100份聚丙二醇、2.5份水，3.5份硅油聚硅氧烷、0.8份二（十二烷基硫）二丁基锡、1份三乙胺、10份二氯甲烷于烧杯中，在转速200-300r/min的条件下机械搅拌15min后静置10min，然后迅速将提前称量并混合均匀的80份甲基丙烯酸异氰酸酯和15份本实施例制备的疏水复合粒子倒入，迅速搅拌15s左右倒入发泡箱中发泡（发泡环境温度应保持在30°左右），经过4h熟化即得超疏水-超亲油海绵。
3、超疏水-超亲油海绵性能测定
（1）疏水性能：本发明设计的疏水复合粒子直接参与发泡合成超疏水海绵，疏水复合粒子稳定的生长在海绵的骨架上，构造了坚固的微-纳粗糙结构（图1），采用JC2000A型静态疏水角测量仪测量本实施例的超疏水-超亲油海绵表面与10 μL去离子水滴的接触角可达151°（图2）。
（2）耐久性能：本实施例的超疏水-超亲油海绵与专利（202011289394.9）公开的硅烷化氮化硼改性超疏水-超亲油海绵在耐久性能测试上相比，本实施例的超疏水-超亲油海绵浸泡在PH=2和PH=13的强酸强碱溶液中，经过7天的耐久性测试，海绵表面形貌没有发生明显的变化，水接触角仍保持在150°以上，此外，海绵在经过30次以上吸附-挤压-清洗-干燥的循环后，油水分离能力仍保持在98%以上。而专利（202011289394.9）公开的超疏水-超亲油海绵，经过20次循环吸附后，已经出现了吸附能力的下降。
（3）油水分离性能：如图3-1、3-2及3-3所示，将本实施例的超疏水-超亲油海绵放入到一定量油水混合液（其中的油已被染色）里可以发现，油水混合液最终变为无色，即其中的染色油被超疏水-超亲油海绵吸附，油水分离效率达到98.6%以上。
此外，本实施例的超疏水-超亲油海绵对二氯甲烷、甲苯、正己烷等都具有一定的吸附能力，可以吸附自身重量60-120倍的油。
实施例二
1、疏水复合粒子的制备：
称取10份的微米TiO2晶须和2份的纳米球形
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溶胶于烧杯中，依次加入20份乙醇、2份水、0.5份的A171(乙烯基三甲氧基硅烷)，用玻璃棒搅拌均匀后超声分散30min，然后在转速200-300r/min的条件下机械搅拌12h，最后加入0.3份的全氟葵基三氯硅烷后再搅拌6h以上进行疏水改性，将疏水改性后的粒子放置到80°的烘箱中烘干、研磨，得到疏水复合粒子。
2、超疏水-超亲油海绵的制备：
称取100份聚二乙二醇、3.1份水，4.2份吐温、0.6份异辛酸亚锡、1.2份三乙醇胺、12份环戊烷于烧杯中，在转速200-300r/min的条件下机械搅拌15min后静置10min，然后迅速将提前混匀的75份三烯丙基异氰酸酯和25份本实施例的疏水复合粒子倒入，迅速搅拌15s左右倒入发泡箱中发泡，经过4h熟化得到超疏水-超亲油海绵。
3、 超疏水-超亲油海绵性能测定
（1）疏水性能：采用JC2000A型静态疏水角测量仪测量本实施例的超疏水-超亲油海绵表面与10 μL去离子水滴的接触角可达150.9°。
（2）耐久性能：本实施例的超疏水-超亲油海绵与专利（201910967167.8）公开的纳米颗粒和PDMS改性超疏水海绵在耐久性能测试相比，本实施例的超疏水-超亲油海绵浸泡在PH=2和PH=13的强酸强碱溶液中，经过7天，海绵表面形貌没有发生明显的变化，水接触角仍保持在150°以上，此外，该海绵在经过35次以上吸附-挤压-清洗-干燥的循环后，油水分离效率仍保持在97.5%以上。专利（201910967167.8）的超疏水海绵在经过10次的循环吸附后，油水分离效率已经出现了下降的趋势。
（3）油水分离性能：将本实施例的超疏水-超亲油海绵放入到一定量的油水混合液里（其中的油已被染色）可以发现，油水混合液最终变为无色，即其中的染色油被超疏水-超亲油海绵吸附，油水分离效率达到98%以上。
此外，本实施例的超疏水-超亲油海绵对石油醚、汽油、食用油等都具有一定的吸附能力，可以吸附自身重量55-100倍的油。
实施例三
1、疏水复合粒子的制备：
称取8份的微米TiO2晶须和2份的纳米球形TiO2于烧杯中，依次加入22份乙醇、5份水、0.8份的A172(乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷)，用玻璃棒搅拌均匀后超声分散30min，然后在转速200-300r/min的条件下机械搅拌12h，最后加入0.5份的全氟辛基三乙氧基硅烷后再搅拌6h以上进行疏水改性，将疏水改性后的粒子放置到80°的烘箱中烘干、研磨，得到疏水微米TiO2晶须- 纳米球形TiO2复合粒子。
2、超疏水-超亲油海绵的制备：
称取100份聚二乙二醇、2.5份水，3.5份硅油聚硅氧烷、0.8二（十二烷基硫）二丁基锡、1份三乙胺、10份二氯甲烷于烧杯中，在转速200-300r/min的条件下机械搅拌20min后静置15min，然后迅速将提前混匀的80份甲基丙烯酸异氰酸酯和15份本实施例的疏水复合粒子倒入，迅速搅拌15s左右倒入发泡箱中发泡，经过4h熟化得到超疏水-超亲油海绵。
3、 超疏水-超亲油海绵性能测定
（1）疏水性能：采用JC2000A型静态疏水角测量仪测量本实施例的超疏水-超亲油海绵表面与10 μL去离子水滴的接触角可达151.2°。
（2）耐久性能本实施例的超疏水-超亲油海绵浸泡在PH=2和PH=13的强酸强碱溶液中，经过7天，海绵表面形貌没有发生明显的变化，水接触角仍保持在150°以上，此外，该海绵在经过20次以上吸附-挤压-清洗-干燥的循环后，油水分离效率仍保持在97%以上。
（3）油水分离性能：将本实施例的超疏水-超亲油海绵放入到一定量的油水混合液里（其中的油已被染色）可以发现，油水混合液最终变为无色，即其中的染色油被超疏水-超亲油海绵吸附，油水分离效率达到97%以上。
实施例四
1、疏水复合粒子的制备：
称取12份的微米TiO2晶须和3份的纳米球形AL2O3溶胶于烧杯中，依次加入25份乙醇、5份水、1份的A171(乙烯基三甲氧基硅烷)，用玻璃棒搅拌均匀后超声分散35min，然后在转速200-300r/min的条件下机械搅拌12h，最后加入0.5份的全氟葵基三甲氧基硅烷后再搅拌6h以上进行疏水改性，将疏水改性后的粒子放置到80°的烘箱中烘干、研磨，得到疏水微米TiO2晶须-纳米球形AL2O3复合粒子。
2、超疏水-超亲油海绵的制备：
称取100份聚二乙二醇、3.1份水，4.2份吐温、0.6异辛酸亚锡、1.2份三乙醇胺、12份环戊烷于烧杯中，在转速200-300r/min的条件下机械搅拌30min后静置10min，然后迅速将提前混匀的75份三烯丙基异氰酸酯和25份本实施例的疏水复合粒子倒入，迅速搅拌15s左右倒入发泡箱中发泡，经过4h熟化得到超疏水-超亲油海绵。
3、 超疏水-超亲油海绵性能测定
（1）疏水性能：采用JC2000A型静态疏水角测量仪测量本实施例的超疏水-超亲油海绵表面与10 μL去离子水滴的接触角可达152.1°。
（2）耐久性能本实施例的超疏水-超亲油海绵浸泡在PH=2和PH=13的强酸强碱溶液中，经过7天，海绵表面形貌没有发生明显的变化，水接触角仍保持在151°以上，此外，该海绵在经过40次以上吸附-挤压-清洗-干燥的循环后，油水分离效率仍保持在98%以上。
（3）油水分离性能：将本实施例的超疏水-超亲油海绵放入到一定量的油水混合液里（其中的油已被染色）可以发现，油水混合液最终变为无色，即其中的染色油被超疏水-超亲油海绵吸附，油水分离效率达到98.5%以上。
实施例五
1、疏水复合粒子的制备：
称取10份的微米TiO2晶须和0.5份的纳米球形SiO2于烧杯中，依次加入20份乙醇、3份水、1.2份的A151(乙烯基三乙氧基硅烷)，用玻璃棒搅拌均匀后超声分散30min，然后在转速200-300r/min的条件下机械搅拌12h，最后加入0.6份的全氟葵基三乙氧基硅烷后再搅拌6h以上进行疏水改性，将疏水改性后的粒子放置到80°的烘箱中烘干、研磨，得到疏水微米TiO2晶须- 纳米球形SiO2复合粒子。
2、超疏水-超亲油海绵的制备：
称取100份聚二乙二醇、2.8份水，3.7份硅酮、1份氧化锡锑、0.7份三乙烯二胺、13份十八烷基磺基琥珀酰胺二钠于烧杯中，在转速200-300r/min的条件下机械搅拌20min后静置15min，然后迅速将提前混匀的82份三烯丙基异氰酸酯和20份本实施例的疏水复合粒子倒入，迅速搅拌15s左右倒入发泡箱中发泡，经过4h熟化得到超疏水-超亲油海绵。
3、 超疏水-超亲油海绵性能测定
（1）疏水性能：采用JC2000A型静态疏水角测量仪测量本实施例的超疏水-超亲油海绵表面与10 μL去离子水滴的接触角可达153.2°。
（2）耐久性能本实施例的超疏水-超亲油海绵浸泡在PH=2和PH=13的强酸强碱溶液中，经过7天，海绵表面形貌没有发生明显的变化，水接触角仍保持在151.3°以上，此外，该海绵在经过45次以上吸附-挤压-清洗-干燥的循环后，油水分离效率仍保持在98.5%以上。
（3）油水分离性能：将本实施例的超疏水-超亲油海绵放入到一定量的油水混合液里（其中的油已被染色）可以发现，油水混合液最终变为无色，即其中的染色油被超疏水-超亲油海绵吸附，油水分离效率达到99%以上。
以上所述实施例仅为表达本公开的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本公开专利范围的限制。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本公开构思的前提下，还可以做出若干变形、同等替换、改进等，这些都属于本公开的保护范围。因此，本公开专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种超疏水-超亲油海绵，其特征在于，合成海绵的原料包括：
疏水复合粒子，所述疏水复合粒子包括疏水改性的微米级针状和/或棒状粒子及纳米级球形粒子；
所述微米级针状和/或棒状粒子及所述纳米级球形粒子在进行所述合成的过程中参与其中的交联反应。
2.根据权利要求1所述的超疏水-超亲油海绵，其特征在于：
所述微米级针状和/或棒状粒子是TiO2晶须或棒状TiO2；
所述纳米级球形粒子是TiO2 、AL2O3或SiO2。
3.根据权利要求1或2所述的超疏水-超亲油海绵，其特征在于，所述疏水复合粒子的制备方法包括：
在所述微米级针状和/或棒状粒子及纳米级球形粒子与醇液、水及粘结剂的混匀物中加入疏水改性剂以进行所述疏水改性；
所述疏水改性后的混合物经干燥及研磨处理后得到所述疏水复合粒子。
4.根据权利要求3所述的超疏水-超亲油海绵，其特征在于：
所述疏水改性剂是氟硅烷；
以及/或，
所述粘结剂是硅烷偶联剂；
以及/或，
所述醇液是乙醇。
5.根据权利要求4所述的超疏水-超亲油海绵，其特征在于：
制备所述疏水复合粒子的原料，按照重量份数比计算分别是，微米级针状和/或棒状粒子5-20份，纳米级球形粒子1-10份，所述乙醇15-25份，所述水1-10份，所述硅烷偶联剂0.1-3份，所述氟硅烷0.3-2份。
6.根据权利要求5所述的超疏水-超亲油海绵，其特征在于：
所述微米级针状和/或棒状粒子、所述纳米级球形粒子、所述乙醇、所述水及所述硅烷偶联剂经超声分散30-45min后，继续在转速200-300r/min的条件下机械搅拌12h以上得到所述混匀物；
以及/或，
所述疏水改性是在对所述氟硅烷与所述混匀物搅拌6h以上的状态下进行的；
以及/或，
所述干燥的温度为180°；
以及/或，
所述海绵是聚氨酯海绵。
7.一种超疏水-超亲油海绵的制备方法，包括合成海绵的过程，其特征在于，合成所述海绵的原料包括：
疏水复合粒子，所述疏水复合粒子包括疏水改性的微米级针状和/或棒状粒子及纳米级球形粒子；
所述微米级针状和/或棒状粒子及所述纳米级球形粒子在进行所述合成的过程中参与交联反应。
8.根据权利要求7所述的超疏水-超亲油海绵的制备方法，其特征在于：
所述微米级针状和/或棒状粒子是TiO2晶须或棒状TiO2；
所述纳米级球形粒子是TiO2 、AL2O3或SiO2；
以及/或，
所述疏水复合粒子的制备方法包括：
在所述微米级针状和/或棒状粒子及纳米级球形粒子与醇液、水及粘结剂的混匀物中加入疏水改性剂以进行所述疏水改性；
所述疏水改性后的混合物经干燥及研磨处理后得到所述疏水复合粒子；
所述疏水改性剂是氟硅烷，所述粘结剂是硅烷偶联剂，所述醇液是乙醇。
9.根据权利要求7所述的超疏水-超亲油海绵的制备方法，其特征在于，合成所述海绵的原料还包括：
聚醚多元醇、有机硅泡沫稳定剂、第一催化剂、第二催化剂、外用发泡剂、异氰酸酯及水；
所述第一催化剂为辛酸亚锡、二丁基锡、二（十二烷基硫）二丁基锡、氧化锡、氧化锡锑中的一种或多种；
所述第二催化剂为三乙醇胺、三乙胺、三乙烯二胺、二甲基环己胺中的一种或多种。
10.根据权利要求9所述的超疏水-超亲油海绵的制备方法，其特征在于：
所述聚醚多元醇为聚氧化丙烯二醇、聚氧化丙烯三醇、聚丙二醇，聚二乙二醇中的一种或多种；
以及/或，
所述有机硅泡沫稳定剂为吐温、硅油聚硅氧烷、硅酮、聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸脂中的一种或多种；
以及/或，
所述外用发泡剂为环戊烷、二氯甲烷、十八烷基磺基琥珀酰胺二纳、一氟二氯乙烷中的一种或多种；
以及/或，
所述异氰酸酯为3-氯丙烯异氰酸酯、甲基丙烯酸异氰酸酯、氯磺酰异氰酸酯、三烯丙基异氰酸酯中的一种或多种；
以及/或，
所述合成海绵的原料，按照重量份数比计算分别是：聚醚多元醇80-120份，水1-10份，有机硅泡沫稳定剂1-15份，外用发泡剂1-20份，异氰酸酯50-80份，疏水复合粒子5-30份。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116445068A (zh) * 2023-05-31 2023-07-18 江苏大学 一种Al2O3/SiO2/聚氨酯超疏水涂层及其制备方法和应用

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101838496A (zh) * 2010-04-09 2010-09-22 南京工业大学 一种超疏水聚氨酯/氧化物纳米粒子杂化涂层材料及其制备方法
CN104231211A (zh) * 2014-09-30 2014-12-24 重庆市环境科学研究院 一种超疏水/超亲油聚氨酯吸油海棉及其制备方法
CN106750148A (zh) * 2016-11-11 2017-05-31 江苏大学 一种改性微纳米氧化铝‑聚氨酯泡沫的制备方法及应用
CN107312197A (zh) * 2016-07-22 2017-11-03 中国石油化工股份有限公司 超疏水海绵体材料及其制备方法
WO2019083198A1 (ko) * 2017-10-25 2019-05-02 울산대학교 산학협력단 복합체 및 이를 포함하는 유수 분리용 재료
CN111196906A (zh) * 2020-01-10 2020-05-26 江苏天润管业有限公司 一种超疏水性保温涂层及其制备方法
CN114133515A (zh) * 2021-12-21 2022-03-04 扬州中天海绵有限公司 一种超疏水超亲油聚氨酯海绵高分子材料及其制备方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101838496A (zh) * 2010-04-09 2010-09-22 南京工业大学 一种超疏水聚氨酯/氧化物纳米粒子杂化涂层材料及其制备方法
CN104231211A (zh) * 2014-09-30 2014-12-24 重庆市环境科学研究院 一种超疏水/超亲油聚氨酯吸油海棉及其制备方法
CN107312197A (zh) * 2016-07-22 2017-11-03 中国石油化工股份有限公司 超疏水海绵体材料及其制备方法
CN106750148A (zh) * 2016-11-11 2017-05-31 江苏大学 一种改性微纳米氧化铝‑聚氨酯泡沫的制备方法及应用
WO2019083198A1 (ko) * 2017-10-25 2019-05-02 울산대학교 산학협력단 복합체 및 이를 포함하는 유수 분리용 재료
CN111196906A (zh) * 2020-01-10 2020-05-26 江苏天润管业有限公司 一种超疏水性保温涂层及其制备方法
CN114133515A (zh) * 2021-12-21 2022-03-04 扬州中天海绵有限公司 一种超疏水超亲油聚氨酯海绵高分子材料及其制备方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116445068A (zh) * 2023-05-31 2023-07-18 江苏大学 一种Al2O3/SiO2/聚氨酯超疏水涂层及其制备方法和应用

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