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一种疏改性的三聚氰胺海绵的制备方法

阅读:1020发布:2020-06-25

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1.一种疏改性的三聚氰胺海绵的制备方法,包括:
使用疏水改性溶液对三聚氰胺海绵进行浸渍处理;
进行将所述疏水改性溶液从所述三聚氰胺海绵中挤出的挤出处理;
在加热条件下,对所述三聚氰胺海绵进行固化处理,从而得到疏水改性的三聚氰胺海绵,
其中,所述疏水改性溶液包括纳米级石墨颗粒、高分子单体、引发剂、交联剂、表面活性剂和水。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,在所述疏水改性溶液中,以高分子单体为100质量份计,所述纳米级的石墨颗粒为1-5质量份;所述水为100-400质量份;优选为
200-400质量份;所述表面活性剂为0.001-0.01质量份;所述引发剂为0.01-5质量份;所述交联剂为0.2-5质量份。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法,其特征在于,通过将所述纳米级的石墨颗粒分散在所述高分子单体中,加入所述水,再加入所述表面活性剂、引发剂和交联剂,经共混,形成所述纳米级的石墨颗粒分散在所述高分子单体形成的油相和所述水形成的水相的界面处的乳液,作为所述疏水改性溶液。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的制备方法,其特征在于,所述高分子单体选自甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸辛酯、丙烯酸十四酯、丙烯酸十六酯、丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸辛酯、甲基丙烯酸十二酯、甲基丙烯酸十四酯、甲基丙烯酸十六酯、甲基丙烯酸十八酯、醋酸乙烯酯、丙烯腈、苯乙烯、甲基苯乙烯、异戊二烯和来酸酐中的至少一种。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的制备方法,其特征在于,
所述表面活性剂选自硬脂基二甲基苄基氯化铵、壬基酚聚乙烯醚、失水山梨醇油酸酯、椰油基甜菜、椰油胺聚氧乙烯醚、油醇、山梨糖醇酐单月桂酸酯-20、山梨糖醇酐单月桂酸酯-40、山梨糖醇酐单月桂酸酯-60、山梨糖醇酐单月桂酸酯-80、吐温-20、吐温-40、吐温-60、吐温-80、十二烷基硫酸钠、十八烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、二辛基琥珀酸磺酸钠、十六烷基三甲基季胺溴化物、十八烷基二甲基苄基季胺氯化物、双十八烷基胺盐酸盐、N,N-二甲基十八胺盐酸盐中的至少一种;
所述引发剂选自偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异丁酸二甲酯、过氧化苯甲酰、过氧化二酰、过硫酸盐中的至少一种;
所述交联剂选自乙二醇双甲基丙烯酸酯、二乙烯基苯、三甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、四乙基氧烷、N,N-亚甲基双丙烯酰酯胺中的至少一种。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的制备方法,其特征在于,所述三聚氰胺海绵的密度为8kg/m3-10kg/m3。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的制备方法,其特征在于,在所述浸渍处理中,所述疏水改性溶液与所述三聚氰胺海绵的体积比为1:1-3:1;优选地,所述浸渍处理的时间为
0.01-1h。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的制备方法,其特征在于,所述加热条件为35-90℃,优选为60-90℃,,所述固化处理的时间为1-4h。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的制备方法制备的疏水改性的三聚氰胺海绵。
10.根据权利要求9所述的疏水改性的三聚氰胺海绵,其特征在于,所述疏水改性的三聚氰胺海绵的水接触在145°以上,对油的吸收能在90g/g以上。

说明书全文

一种疏改性的三聚氰胺海绵的制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及环境功能材料制备领域,具体涉及一种疏水改性的三聚氰胺海绵的制备方法。

背景技术

[0002] 近年来,有机液体(例如石油)的泄露对海洋、河流和湖泊等水资源造成了严重污染,并且极易危害人类和动植物的健康与安全。另外,生活中的废弃油脂的排放也日益被大家诟病。因此,去除水体中的有机液体对减少环境污染具有重要的意义。
[0003] 吸油材料的使用是目前解决此类问题最为常用和安全的途径。吸油材料种类繁多,良莠不齐。其中,三聚氰胺海绵具有丰富的孔结构,且孔隙率高达99%,是一种新兴的吸附型油水分离功能材料,是目前研究的热点之一。但由于三聚氰胺海绵本身含有大量的羟基和基等极性基团,具有一定的亲水性,在油水分离中对有机液体的选择性较差。因此,有必要提高三聚氰胺海绵的疏水性。
[0004] 将三聚氰胺海绵进行疏水改性是赋予其超疏水超亲油能的有效途径。而关于改性材料的选择上,石墨烯由于具有较高的理论比表面积(能够达到2620m2/g),其独特的物理化学性质使其与有机污染物之间可以产生非常强的范德华力作用,从而对有机污染物有很强的吸附能力。因此,石墨烯可以较好的对三聚氰胺海绵进行疏水改性。
[0005] 石墨烯基吸油材料是近些年新出现的一种材料。例如,石墨烯与聚二甲基烷(PDMS)纳米复合材料通过浸渍的方法涂覆到三聚氰胺海绵骨架上,可用得到具有疏水性的三聚氰胺海绵。该方法制得的三聚氰胺海绵可以吸附超过自身100倍重量的有机溶剂。但是,目前制备石墨烯的技术尚未成熟,已有的制备过程繁琐复杂,成本较高,使得石墨烯的价格高昂,进而使石墨烯基吸油材料的应用受限。

发明内容

[0006] 鉴于上述现有技术中存在的问题,本发明的目的在于提供一种疏水改性的三聚氰胺海绵的制备方法,通过利用石墨颗粒分散在高分子单体形成的油相和水形成的水相的界面处的溶液对三聚氰胺海绵进行疏水改性处理,赋予了三聚氰胺海绵较好的疏水性能。并且,通过使高分子单体发生聚合和交联,形成具有网络结构的高分子聚合物,将形成的石墨烯纳米片固定于三聚氰胺海绵上,提高了制得的疏水改性的三聚氰胺海绵的循环使用寿命。
[0007] 本发明一方面提供一种疏水改性的三聚氰胺海绵的制备方法,包括:
[0008] 使用疏水改性溶液对三聚氰胺海绵进行浸渍处理;
[0009] 进行将所述疏水改性溶液从所述三聚氰胺海绵中挤出的挤出处理;
[0010] 在加热条件下,对所述三聚氰胺海绵进行固化处理,从而得到疏水改性的三聚氰胺海绵,
[0011] 其中,所述疏水改性溶液包括纳米级的石墨颗粒、高分子单体、引发剂、交联剂、表面活性剂和水。
[0012] 本申请发明人在研究中发现,在含有上述特定组分的疏水改性溶液中,纳米级的石墨颗粒能够在高分子单体形成的油相和水形成的水相的界面处原位展开为石墨烯纳米片。进而,利用该含有石墨烯纳米片的疏水改性溶液对三聚氰胺海绵进行处理,能够较好地改善三聚氰胺海绵的疏水性能。
[0013] 另外,疏水改性溶液中的高分子单体在后续的固化处理中,能够在引发剂的作用下聚合为聚合物分子链,并在交联剂的作用下使形成的聚合物分子链进一步形成连接,并最终形成网状结构,从而能够将石墨烯纳米片固定于三聚氰胺海绵上,减少甚至避免了石墨烯纳米片在使用过程中脱落,延长了疏水改性的三聚氰胺海绵的使用寿命。
[0014] 简言之,本申请利用上述疏水改性溶液对三聚氰胺海绵进行处理,不仅能够将相对廉价的纳米级的石墨颗粒原材料转变为表面积更大、疏水性能更好的石墨烯纳米片,还能够使形成的石墨烯纳米片更牢固的固定在三聚氰胺海绵上。
[0015] 根据本发明,纳米级的石墨颗粒的粒度为325目-12000目,优选为2000目-10000目。
[0016] 本申请的发明人在研究中发现,当石墨颗粒的粒度大于325目、尤其是大于2000目时,由于粒度较大,不能在两相界面处原位展开为石墨烯纳米片,并且在后续的使用过程中易于从三聚氰胺海绵上脱落。另一方面,当石墨颗粒的粒度小于12000目、尤其是小于10000目时,由于粒度过小,易发生团聚,导致最终形成的石墨烯纳米片表面凹凸不平,疏水效果较差。因此,从获得形貌良好、比表面积较大的石墨烯纳米片的度出发,本申请将石墨颗粒的粒度限定在上述范围内。
[0017] 根据本发明,纳米级的石墨颗粒可以通过市购途径获得。
[0018] 在本发明的一个优选的实施方式中,在所述疏水改性溶液中,以高分子单体为100质量份计,所述纳米级的石墨颗粒为1-5质量份;所述水为100-400质量份;优选为200-400质量份;所述表面活性剂为0.001-0.01质量份;所述引发剂为0.01-5质量份;所述交联剂为0.2-5质量份。
[0019] 根据本发明,在所述疏水改性溶液中,以高分子单体为100质量份计,所述纳米级的石墨颗粒优选为1.5-4.5质量份,更优选为2-4质量份,最优选为2.5-3.5质量份;所述水的更优选为250-350质量份,最优选为300-350质量份;所述表面活性剂优选为0.001-0.7质量份,更优选为0.01-0.7质量份,最优选为0.05-0.5质量份;所述引发剂优选为0.05-3质量份,更优选为0.1-2质量份,最优选为0.1-1质量份;所述交联剂优选为0.4-4质量份,更优选为0.5-3质量份,最优选为1-2质量份。
[0020] 根据本发明,当各组分的用量在上述范围内,能够形成稳定均一的疏水改性溶液。
[0021] 在本发明的另一个优选的实施方式中,通过将所述纳米级的石墨颗粒分散在所述高分子单体中,加入所述水,再加入所述表面活性剂、引发剂和交联剂,经共混,形成所述纳米级的石墨颗粒分散在所述高分子单体形成的油相和所述水形成的水相的界面处的乳液,作为所述疏水改性溶液。
[0022] 根据本发明,由于高分子单体具有一定的粘滞性,因此采用将纳米级的石墨颗粒先分散在高分子单体中,再加入水的方式。这样一来,分散后的纳米级的石墨颗粒在高分子单体中不易发生沉积或团聚,有利于提高疏水改性溶液的稳定性
[0023] 根据本发明,可以通过超声的方式将纳米级的石墨颗粒分散在高分子单体中。当采用超声分散的方式时,超声的功率为100W-500W,超声的时间为3min-10min。
[0024] 根据本发明,可以通过机械搅拌或均质机进行共混。当采用机械搅拌进行共混时,在300r/min-800r/min的转速下搅拌5min-30min。
[0025] 根据本发明,所述乳液为油包水型乳液,优选为油包水型反相皮克林乳液。
[0026] 在本发明的另一个优选的实施方式中,所述高分子单体选自甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸辛酯、丙烯酸十四酯、丙烯酸十六酯、丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸辛酯、甲基丙烯酸十二酯、甲基丙烯酸十四酯、甲基丙烯酸十六酯、甲基丙烯酸十八酯、醋酸乙烯酯、丙烯腈、苯乙烯、甲基苯乙烯、异戊二烯和来酸酐中的至少一种。
[0027] 根据本发明,所述高分子单体可以选自上述列举的单体中的一种、两种或三种。
[0028] 根据本发明,上述列举的高分子单体在聚合和/或交联的过程中易于成膜,从而能够有效地将石墨烯纳米片固定于三聚氰胺海绵上,进一步避免了石墨烯纳米片在使用过程中脱落,有利于延长疏水改性的三聚氰胺海绵的使用寿命。
[0029] 在本发明的另一个优选的实施方式中,所述表面活性剂选自硬脂基二甲基苄基氯化铵、壬基酚聚氧乙烯醚、失水山梨醇油酸酯、椰油基甜菜、椰油胺聚氧乙烯醚、油醇、山梨糖醇酐单月桂酸酯-20、山梨糖醇酐单月桂酸酯-40、山梨糖醇酐单月桂酸酯-60、山梨糖醇酐单月桂酸酯-80、吐温-20、吐温-40、吐温-60、吐温-80、十二烷基硫酸钠、十八烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、二辛基琥珀酸磺酸钠、十六烷基三甲基季胺溴化物、十八烷基二甲基苄基季胺氯化物、双十八烷基胺盐酸盐、N,N-二甲基十八胺盐酸盐中的至少一种;
[0030] 所述引发剂选自偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异丁酸二甲酯、过氧化苯甲酰、过氧化二酰、过硫酸盐中的至少一种;
[0031] 所述交联剂选自乙二醇双甲基丙烯酸酯(EGDMA)、二乙烯基苯(DVB)、三甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(TRIM)、季戊四醇三丙烯酸酯(PETRA)、季戊四醇四丙烯酸酯(PETEA)、四乙基氧硅烷(TEOS)、N,N-亚甲基双丙烯酰酯胺(MBA)中的至少一种。
[0032] 在本发明的另一个优选的实施方式中,所述三聚氰胺海绵的密度为8kg/m3-10kg/m3。
[0033] 根据本发明,当三聚氰胺海绵的密度在本申请的限定范围内时,不仅有利于获得较快的吸收速率和较高的吸收能力,还有利于与石墨烯纳米片进行有效的复合,在反复挤压下,石墨烯纳米片也很难从三聚氰胺海绵上脱落,提高了三聚氰胺海绵的循环使用寿命。
[0034] 根据本发明,三聚氰胺海绵可以通过市购的方式获得。
[0035] 在本发明的另一个优选的实施方式中,在所述浸渍处理中,所述疏水改性溶液与所述三聚氰胺海绵的体积比为1:1-3:1;优选地,所述浸渍处理的时间为0.01-1h。
[0036] 根据本发明,优选地,在进行浸渍处理前,对三聚氰胺海绵进行预处理。所述预处理包括对三聚氰胺海绵进行清洗处理,并在完成清洗处理之后进行烘干处理。清洗处理的处理条件为采用去离子水反复冲洗3-8次。烘干处理的处理条件为在50℃-100℃的温度下处理12h-36h。
[0037] 根据本发明,所述挤出处理可以是通过人工的方式对三聚氰胺海绵进行挤压,使疏水改性溶液从三聚氰胺海绵中挤出。当肉眼在30s内没有观察到有液体滴下时,视为完成所述挤出处理。
[0038] 根据本发明,在完成挤出处理后再次进行浸渍处理,并再完成浸渍处理后再次进行挤出处理。优选地,重复进行该步骤3-8次。
[0039] 根据本发明,重复地进行浸渍处理和挤出处理的目的是为了使残留在三聚氰胺海绵内部的疏水改性溶液析出,进而避免在后续的固化处理中,残留的疏水改性溶液中的高分子单体发生聚合反应,在三聚氰胺海绵内部结。同时,该操作也有利于在三聚氰胺海绵上复合大量的石墨烯纳米片。
[0040] 在本发明的另一个优选的实施方式中,所述加热条件为35℃-90℃,优选为60℃-90℃,所述固化处理的时间为1h-4h。
[0041] 根据本发明,优选地,在完成固化处理后,对制得的疏水改性的三聚氰胺海绵进行清洗处理,并在完成清洗处理之后进行烘干处理。清洗处理的处理条件为在150W-500W的超声功率下,采用去离子水反复清洗3-5次。烘干处理的处理条件为在50℃-100℃的温度下处理12h-36h。该操作的目的是去除未能有效固定在三聚氰胺海绵上的石墨烯纳米片。
[0042] 本发明再一方面提供一种根据上述的制备方法制备的疏水改性的三聚氰胺海绵。
[0043] 在本发明的另一个优选的实施方式中,所述疏水改性的三聚氰胺海绵的水接触角在145°以上,对油的吸收能力在90g/g以上。
[0044] 根据本发明,制得的疏水改性的三聚氰胺海绵可以用于吸收泵油,还可以用于吸收润滑油、矿物油、机油等油品。
[0045] 本发明的制备方法以廉价的石墨颗粒为原料,且制备工艺简单,生产成本较低。并且,利用本发明的制备方法制得的疏水改性的三聚氰胺海绵,水接触角在145°以上,对泵油的吸收能力在90g/g以上,且在20次的使用过程中,对泵油的吸收能力均在90g/g以上,可见其具有良好的循环使用性能。附图说明
[0046] 图1表示的是实施例1-4和对比例1的疏水改性的三聚氰胺海绵的20次的饱和吸油能力测试数据。

具体实施方式

[0047] 以下通过实施例对本发明进行详细说明,但本发明的保护范围并不限于下述说明。
[0048] 对实施例1-4、对比例1制备的疏水改性的三聚氰胺海绵,按照以下方法进行测试与分析。
[0049] 水的接触角:采用OCAZO接触角测试仪,在室温下测量水的接触角,通过从注射针头滴落的水滴与三聚氰胺海绵接触时的图片,读取接触角。其中,水的滴液量控制为6μL。
[0050] 饱和吸油能力:将预先称重的干燥三聚氰胺海绵浸入盛有100号泵油的烧杯中,饱和吸附后将其取出,待油滴10s内不再滴落后置于质量清零的干燥烧杯中称重,海绵的饱和吸油能力计算公式如下:
[0051] Q=(m-m0)/m0
[0052] 上述公式中:Q为饱和吸油能力,g/g;m为三聚氰胺海绵饱和吸附后的质量,g;m0为吸附前干燥三聚氰胺海绵的质量,g。
[0053] 在下述实施例1-4、对比例1中所使用的仪器包括但不限于:
[0054] 接触角测试仪,德国Dataphysics公司的OCAZO光学接触角测定仪;
[0055] 声波清洗器,韩国JAC-2010P的超声波清洗机;
[0056] 均质机,SPX FLOW Tech的APC-2000型均质机;
[0057] 微波化学反应器,予华仪器有限公司的WBFY201型微波化学反应器。
[0058] 在下述实施例1-4、对比例1中所使用的试剂包括但不限于:
[0059] 纳米级石墨颗粒,青岛南墅宏达石墨制品有限公司;
[0060] 三聚氰胺海绵,深圳市联达海绵制品有限公司,密度为9kg/m3。
[0061] 实施例1
[0062] A、疏水改性溶液的制备
[0063] 将0.1g的石墨颗粒(粒度为325目)加入到5g丙烯酸甲酯中,并通过超声的方式进行分散,超声功率为300W,超声时间为5min。
[0064] 然后加入15g的水,再加入0.2mg的硬脂基二甲基苄基氯化铵(表面活性剂)、0.05g的偶氮二异丁腈(引发剂)和0.06g的二乙烯基苯(DVB,交联剂),通过均质机共混30s,得到石墨呈片状分散的油(聚丙烯酸甲酯相)包水(水相)型反相皮克林乳液。
[0065] B、疏水改性的三聚氰胺海绵的制备
[0066] 采用去离子水反复冲洗三聚氰胺海绵3次,挤干后在80℃的烘箱内干燥24h,完成预处理。
[0067] 使用步骤A制得的疏水改性溶液对经预处理的三聚氰胺海绵进行浸渍处理,其中,疏水改性溶液和三聚氰胺海绵的体积比为2:1,浸渍处理的时间为5min。
[0068] 通过人工挤出的方式将三聚氰胺海绵内吸收的疏水改性溶液挤出,直至在30s内肉眼没有观察到液体滴下,完成挤出处理。
[0069] 在完成挤出处理后再次进行上述条件的浸渍处理,并在完成浸渍处理后进行挤出处理。重复该过程3次。
[0070] 之后,在80℃的加热条件下,固化处理2h,得到疏水改性的三聚氰胺海绵。
[0071] 对制得的疏水改性的三聚氰胺海绵进行水的接触角测试和饱和吸油能力测试(参见图1),结果表明,其水接触角为145°±3°,饱和吸油能力(Q1)在100g/g之上,可见其具有较好的疏水性能和吸油能力。继续重复进行19次饱和吸油能力测试(参见图1),结果表明,该19次的饱和吸油能力(Q2、Q3、Q4……Q20)均在90g/g之上,可见其具有稳定的循环使用性能。对进行了20次的饱和吸油能力测试的疏水改性的三聚氰胺海绵进行水的接触角测试,结果表明,其水接触角为143°±3°,可见其具有稳定的疏水改性性能。
[0072] 实施例2
[0073] A、疏水改性溶液的制备
[0074] 将0.15g的石墨颗粒(粒度为10000目)加入到5g丙烯酸丁酯中,并通过超声的方式进行分散,超声功率为300W,超声时间为5min。
[0075] 然后加入16g的水,再加入0.1mg的山梨糖醇酐单月桂酸酯-80(表面活性剂)、0.06g的偶氮二异丁腈(引发剂)和0.1g的乙二醇双甲基丙烯酸酯(EGDMA,交联剂),通过均质机共混30s,得到石墨呈片状分散的油(聚丙烯酸丁酯相)包水(水相)型反相皮克林乳液。
[0076] B、疏水改性的三聚氰胺海绵的制备
[0077] 采用去离子水反复冲洗三聚氰胺海绵3次,挤干后在80℃的烘箱内干燥24h,完成预处理。
[0078] 使用步骤A制得的疏水改性溶液对经预处理的三聚氰胺海绵进行浸渍处理,其中,疏水改性溶液和三聚氰胺海绵的体积比为3:1,浸渍处理的时间为5min。
[0079] 通过人工挤出的方式将三聚氰胺海绵内吸收的疏水改性溶液挤出,直至在30s内肉眼没有观察到液体滴下,完成挤出处理。
[0080] 在完成挤出处理后再次进行上述条件的浸渍处理,并在完成浸渍处理后进行挤出处理。重复该过程5次。
[0081] 之后,在80℃的加热条件下,固化处理2h,得到疏水改性的三聚氰胺海绵。
[0082] 对制得的疏水改性的三聚氰胺海绵进行水的接触角测试和饱和吸油能力测试(参见图1),结果表明,其水接触角为145°±3°,饱和吸油能力(Q1)在100g/g之上,可见其具有较好的疏水性能和吸油能力。继续重复进行19次饱和吸油能力测试(参见图1),结果表明,该19次的饱和吸油能力(Q2、Q3、Q4……Q20)均在90g/g之上,可见其具有稳定的循环使用性能。对进行了20次的饱和吸油能力测试的疏水改性的三聚氰胺海绵进行水的接触角测试,结果表明,其水接触角为142°±3°,可见其具有稳定的疏水改性性能。
[0083] 实施例3
[0084] A、疏水改性溶液的制备
[0085] 将0.1g的石墨颗粒(粒度为10000目)加入到5g异戊二烯中,并通过超声的方式进行分散,超声功率为300W,超声时间为5min。
[0086] 然后加入17g的水,再加入0.2mg的十二烷基硫酸钠(表面活性剂)、0.07g的偶氮二异庚腈(引发剂)和0.15g的N,N-亚甲基双丙烯酰酯胺(MBA,交联剂),通过机械搅拌在500r/min的转速下共混10min,得到石墨呈片状分散的油(聚异戊二烯相)包水(水相)型反相皮克林乳液。
[0087] B、疏水改性的三聚氰胺海绵的制备
[0088] 采用去离子水反复冲洗三聚氰胺海绵5次,挤干后在80℃的烘箱内干燥24h,完成预处理。
[0089] 使用步骤A制得的疏水改性溶液对经预处理的三聚氰胺海绵进行浸渍处理,其中,疏水改性溶液和三聚氰胺海绵的体积比为2.6:1,浸渍处理的时间为5min。
[0090] 通过人工挤出的方式将三聚氰胺海绵内吸收的疏水改性溶液挤出,直至在30s内肉眼没有观察到液体滴下,完成挤出处理。
[0091] 在完成挤出处理后再次进行上述条件的浸渍处理,并再完成浸渍处理后进行挤出处理。重复该过程6次。
[0092] 之后,在35℃的加热条件下,固化处理4h,得到疏水改性的三聚氰胺海绵。
[0093] 对制得的疏水改性的三聚氰胺海绵进行水的接触角测试和饱和吸油能力测试(参见图1),结果表明,其水接触角为147°±3°,饱和吸油能力(Q1)在100g/g之上,可见其具有较好的疏水性能和吸油能力。继续重复进行19次饱和吸油能力测试(参见图1),结果表明,该19次的饱和吸油能力(Q2、Q3、Q4……Q20)均在90g/g之上,可见其具有稳定的循环使用性能。对进行了20次的饱和吸油能力测试的疏水改性的三聚氰胺海绵进行水的接触角测试,结果表明,其水接触角为144°±3°,可见其具有稳定的疏水改性性能。
[0094] 实施例4
[0095] A、疏水改性溶液的制备
[0096] 将0.25g的石墨颗粒(粒度为10000目)加入到5g丙烯酸丁酯和苯乙烯的混合单体(丙烯酸丁酯和苯乙烯的质量比为3:1)中,并通过超声的方式进行分散,超声功率为300W,超声时间为5min。
[0097] 然后加入17.5g的水,再加入0.24mg的十二烷基硫酸钠(表面活性剂)、0.2g的十八烷基二甲基苄基季胺氯化物(引发剂)和0.17g的四乙基氧硅烷(TEOS,交联剂),通过机械搅拌在500r/min的转速下共混10min,得到石墨呈片状分散的油(聚丙烯酸丁酯-苯乙烯相)包水(水相)型反相皮克林乳液。
[0098] B、疏水改性的三聚氰胺海绵的制备
[0099] 采用去离子水反复冲洗三聚氰胺海绵5次,挤干后在80℃的烘箱内干燥24h,完成预处理。
[0100] 使用步骤A制得的疏水改性溶液对经预处理的三聚氰胺海绵进行浸渍处理,其中,疏水改性溶液和三聚氰胺海绵的体积比为3:1,浸渍处理的时间为5min。
[0101] 通过人工的方式将三聚氰胺海绵内吸收的疏水改性溶液挤出,直至在30s内肉眼没有观察到液体滴下,完成挤出处理。
[0102] 在完成基础处理后再次进行上述条件的浸渍处理,并再完成浸渍处理后进行挤出处理。重复该过程5次。
[0103] 在35℃的加热条件下,固化处理4h,得到疏水改性的三聚氰胺海绵。
[0104] 对制得的疏水改性的三聚氰胺海绵进行水的接触角测试和饱和吸油能力测试(参见图1),结果表明,其水接触角为149°±3°,饱和吸油能力(Q1)在100g/g之上,可见其具有较好的疏水性能和吸油能力。继续重复进行19次饱和吸油能力测试(参见图1),结果表明,该19次的饱和吸油能力(Q2、Q3、Q4……Q20)均在90g/g之上,可见其具有稳定的循环使用性能。对进行了20次的饱和吸油能力测试的疏水改性的三聚氰胺海绵进行水的接触角测试,结果表明,其水接触角为144°±3°,可见其具有稳定的疏水改性性能。
[0105] 对比例1
[0106] A、氧化石墨烯的制备
[0107] 采用改性Hummers法制备氧化石墨烯(graphene oxide,GO):将2g天然鳞片石墨、1g硝酸钠和46ml的浓硫酸加入500ml三口瓶中,浴搅拌15min,然后分次加入6g高锰酸,冰浴反应2h,然后35℃下继续反应2h,之后升温至95℃,加入300ml水和50ml双氧水(30%),超声混合30min后离心分离,用5%的盐酸反复洗涤,再用纯水洗涤至中性,烘干后得到GO粉末。
[0108] B、疏水改性溶液的制备
[0109] 取0.05gGO加入25ml的纯水中,超声分散后得到GO悬浮液。
[0110] C、疏水改性的三聚氰胺海绵的制备
[0111] 采用去离子水反复冲洗三聚氰胺海绵5次,挤干后在80℃的烘箱内干燥24h,完成预处理。
[0112] 将经预处理的三聚氰胺海绵浸入步骤B制得的GO悬浮液中,并加入0.05ml的水合肼还原剂,置于微波化学反应器中,在300W的微波功率下加热还原30min,取出海绵清洗干燥,然后将其浸入聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane,PDMS)/正己烷溶液(1%)中,浸渍反应四小时。
[0113] 通过人工的方式将三聚氰胺海绵内的悬浮液挤出,直至在30s内肉眼没有观察到液体滴下,完成挤出处理。
[0114] 然后置于80℃烘箱中干燥4h,得到rGO-PDMS-MF改性海绵。
[0115] 对制得的rGO-PDMS-MF改性海绵进行水的接触角测试和饱和吸油能力测试(参见图1),结果表明,其水接触角为148°±3°,饱和吸油能力(Q1)在100g/g之上。继续重复进行19次饱和吸油能力测试(参见图1),结果表明,该19次的饱和吸油能力(Q2、Q3、Q4……Q20)均在80g/g之上。对进行了20次的饱和吸油能力测试的rGO-PDMS-MF改性海绵进行水的接触角测试,结果表明,其水接触角为136°±3°。
[0116] 应当注意的是,以上所述的实施例仅用于解释本发明,并不对本发明构成任何限制。通过参照典型实施例对本发明进行了描述,但应当理解为其中所用的词语为描述性和解释性词汇,而不是限定性的词汇。可以按规定在本发明权利要求的范围内对本发明作出修改,以及在不背离本发明的范围和精神内对本发明进行修订。尽管其中描述的本发明涉及特定的方法、材料和实施例,但是并不意味着本发明限于其中公开的特定例,相反,本发明可以扩展至其它所有具有相同功能的方法和应用。
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