一种超疏水超亲油多孔材料的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于功能材料技术领域，具体涉及一种超疏水超亲油多孔材料的制备方法。
【背景技术】
[0002]疏水亲油材料因其独特的界面性质可在油污、有机物泄漏等事故中起到对油和水的分离作用，因此有着广泛的应用前景。疏水的固体表面可通过控制两个因素来获得，一是降低固体表面表面能，二是使固体表面呈现微观尺度的粗糙结构。
[0003]研宄人员目前开发了多种基材，通过进一步修饰而实现油水分离。如国内外对不锈钢网(Lin Feng, Angew.Chem.2004, 43, 2012-2014)、纺织物(Chaohua Xue, Appl.Surf.Sc1.2013，284，464-471)、碳纳米管海绵(Xuchun Gui, Adv.Mater.2010，22，617-621)等都有报道。然而，这些基材在面对需大量生产、大规模清理油污的工业事故时，实际应用前景并不大。也有国内外科学家利用一些手段获得疏水表面，如喷涂法(Lin Feng, Angew.Chem.2004, 43, 2012-2014)、化学沉积法(Qing Zhu, J.Phys.Chem.C.2011，115，17464-17470)、浸渍涂布法(Lei Peng, RSC.Adv.2014，4，46470-46475)等。虽然这些方法可获得疏水效果良好的表面，但是已有的方法有着周期长、操作复杂等不足。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种超疏水超亲油多孔材料的制备方法，可以解决现有进行油水分离的物质制备方法复杂、制作周期长的问题。
[0005]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下:
[0006]一种超疏水超亲油多孔材料的制备方法，采用铬酸洗液蚀刻洁净的聚氨酯海绵，之后采用摩擦法在聚氨酯海绵表面负载聚四氟乙烯即得所述超疏水超亲油多孔材料。
[0007]进一步，采用铬酸洗液蚀刻洁净的聚氨酯海绵时，将聚氨酯海绵浸入铬酸洗液中，常温下浸泡5-90s，之后清洗、干燥。
[0008]优选的，络酸洗液的浓度为0.5-2mol/Lo
[0009]更优选的，浸泡时间为5-60S，优选10-40S。
[0010]铬酸洗液的量以海绵样品可完全浸没在铬酸洗液中为宜。
[0011]进一步，采用摩擦法在聚氨酯海绵表面负载聚四氟乙烯时，将聚四氟乙烯微粉倒在聚氨酯海绵表面，再将两者一起放入两金属板之间，摩擦两金属板与带有聚四氟乙烯的海绵直到聚四氟乙烯均匀分散于海绵表面。
[0012]优选的，聚四氟乙烯和海绵的质量比为1-10:1，更优选8:1。
[0013]其中，洁净的聚氨酯海绵通过下法获得:将聚氨酯海绵浸入丙酮后进行超声清洗，之后倒掉丙酮，倒入去离子水，搅拌，除去去离子水，最后将聚氨酯海绵干燥备用。
[0014]所述聚氨酯海绵浸入丙酮进行超声清洗的过程优选重复两次。
[0015]铬酸洗液的配置如下:称取3-8g重铬酸钾，将其倒入15-50ml去离子水中，再量取2-10ml 95-98wt%的浓硫酸，将浓硫酸用玻璃棒引流，搅拌均匀使重铬酸钾完全溶解，冷却后使用。
[0016]本发明制备过程包括聚氨酯海绵的清洗、铬酸洗液的制备，铬酸洗液刻蚀聚氨酯海绵，摩擦的方法负载聚四氟乙烯修饰海绵表面。
[0017]具体的，超疏水超亲油多孔材料的制备方法包括以下步骤:
[0018](I)聚氨酯海绵的清洗:将丙酮倒入烧杯，将聚氨酯海绵浸入丙酮中，把烧杯放入超声装置中超声清洗，倒掉丙酮，再次将丙酮倒入烧杯中，超声清洗，倒出丙酮，倒入去离子水，搅拌，倒出去离子水，最后将聚氨酯海绵烘干备用；
[0019](2)铬酸洗液的配置:量取15-50ml去离子水倒入烧杯中，称取3_8g重铬酸钾将其倒入去离子水中，再量取2-10ml浓硫酸，硫酸质量分数为95% -98%，将浓硫酸用玻璃棒引流至烧杯中，搅拌均匀使重铬酸钾完全溶解，冷却后使用。
[0020](3)将步骤(I)中处理好的聚氨酯海绵浸入配置好的铬酸洗液中，常温下浸泡5-60s,取出后用去离子水冲洗干净，置于烘箱中干燥；
[0021](4)摩擦的方法负载聚四氟乙烯修饰海绵表面:将聚四氟乙烯微粉倒在步骤
[0022](3)处理好的海绵表面，聚四氟乙烯和海绵的质量比为1-10:1，再将聚四氟乙烯和海绵一起放入两金属板之间，摩擦两金属板与带有聚四氟乙烯的海绵，直到聚四氟乙烯均匀分散于海绵表面，得到超疏水超亲油聚氨酯海绵。
[0023]聚氨酯海绵，有着蓬松、多孔的结构以及固有的亲油性质可作为良好的油水分离材料的基底。另外，聚氨酯海绵造价低廉，适宜大规模的作为原材料生产。
[0024]本发明提供了一种非化学、绿色环保、便捷的负载低表面能物质的方法，该方法流程简单，便于操作，消耗时间短，通过铬酸刻蚀、聚四氟乙烯负载使聚氨酯海绵表面形成超疏水超亲油表面，方法简单经济。获得的材料与水的接触角大于150°，与油的接触角为0°，在清理水体油污污染、工业油水分离、有机物泄漏清理等领域有广泛的应用前景。
[0025]本发明的优点在于:
[0026]I)本发明获得超疏水超亲油材料的步骤简单，操作便利，整体花费时间短，原料便宜易得。
[0027]2)本发明摩擦的方法负载低表面能物质环保，且便于扩大规模生产。
[0028]3)本发明所制备出的超疏水超亲油海绵对于水的接触角大于150°，且水滴不粘附海绵表面，自洁性良好。材料对于有机溶剂、烷烃、汽油、柴油等有机物都能够很好的吸收，根据所吸收有机物种类不同，海绵能够吸收相当于自身质量16-47倍的有机物。
【附图说明】
[0029]图1为未采用本发明方法处理的聚氨酯海绵的电镜照片；
[0030]图2为本发明实施例1获得的超疏水超亲油海绵的电镜照片；
[0031]图3为本发明实施例1获得的超疏水超亲油海绵对水的接触角；
[0032]图4为本发明实施例1获得的超疏水超亲油海绵吸收不同有机物前后的质量比。
【具体实施方式】
[0033]以下以具体实施例来说明本发明的技术方案，但本发明的保护范围不限于此:
[0034]以下实施例中的聚四氟乙稀微粉(英文名为Polytetrafluoroethylene，简称PTFE)平均分子量为10000，购买于3M。
[0035]实施例1
[0036]超疏水超亲油海绵的制备，步骤如下:
[0037]I)聚氨酯海绵的清洗:将丙酮倒入烧杯(丙酮质量分数彡99.5% )，将聚氨酯海绵(其表面形貌特征如图1，尺寸为1mmX 1mmX0.3mm)浸入丙酮中，把烧杯放入超声装置中超声清洗15?30分钟，洗去海绵表面的污渍及油脂杂质，倒掉丙酮，再次将丙酮倒入烧杯中，超声清洗15?30分钟，倒出丙酮，倒入去离子水，搅拌，倒出去离子水以将烧杯以及海绵中的丙酮冲洗掉，最后将聚氨酯海绵烘干备用；
[0038]2)铬酸洗液的配置:量取45ml去离子水，称取3g重铬酸钾将其倒入去离子水中，再量取5ml浓硫酸(硫酸质量分数为98% )，将浓硫酸用玻璃棒引流至烧杯中，搅拌均匀使重络酸钾完全溶解，冷却12小时后使用。
[0039]3)铬酸蚀刻聚氨酯海绵:将清洗过的聚氨酯海绵浸入配置好的铬酸洗液中，常温下(20°C?25°C )浸泡lOsec，取出后用去离子水将吸附在海绵中的铬酸洗液冲洗干净，置于烘箱中干燥；
[0040]4)摩擦法负载聚四氟乙烯:将聚四氟乙烯微粉倒在已经铬酸洗液浸泡并冲净烘干的海绵表面，聚四氟乙烯和海绵的质量比为1:1，再将聚四氟乙烯和海绵一起放入两金属板之间，摩擦两金属板与带有聚四氟乙烯的海绵，直到聚四氟乙烯均匀分散于海绵表面，得到超疏水超亲油聚氨酯海绵。其形貌图如图2所示。对水的接触角为154°，对柴油、石蜡油的接触角为0°，可以吸收自身重量22倍的柴油。
[0041]实施例2-6
[0042]将浓硫酸的量依次调节为量取6ml，7ml, 8ml, 9ml, 10ml，其他均同实施例1。
[0043]实施例7-9
[0044]将聚氨酯海绵依次在铬酸洗液中浸泡15s、20s、40s，其他同实施例1。
[0045]实施例10-14
[0046]将聚四氟乙烯与聚氨酯海绵的质量比依次调整为2、4、6、8、10，其他步骤同实施例1o
[0047]经测定，实施例2-14的超疏水超亲油材料与水的接触角皆大于150°，与油的接触角等于0°。
【主权项】
1.一种超疏水超亲油多孔材料的制备方法，其特征在于，采用铬酸洗液蚀刻洁净的聚氨酯海绵，之后采用摩擦法在聚氨酯海绵表面负载聚四氟乙烯即得所述超疏水超亲油多孔材料。
2.如权利要求1所述的超疏水超亲油多孔材料的制备方法，其特征在于，采用铬酸洗液蚀刻洁净的聚氨酯海绵时，将聚氨酯海绵浸入铬酸洗液中，常温下浸泡5-90s，之后清洗、干燥。
3.如权利要求2所述的超疏水超亲油多孔材料的制备方法，其特征在于，铬酸洗液的浓度为 0.5-2mol/Lo
4.如权利要求3所述的超疏水超亲油多孔材料的制备方法，其特征在于，浸泡时间为5_60so
5.如权利要求4所述的超疏水超亲油多孔材料的制备方法，其特征在于，浸泡时间为10-40so
6.如权利要求1-5任一所述的超疏水超亲油多孔材料的制备方法，其特征在于，采用摩擦法在聚氨酯海绵表面负载聚四氟乙烯时，将聚四氟乙烯微粉倒在聚氨酯海绵表面，再将两者一起放入两金属板之间，摩擦两金属板与带有聚四氟乙烯的海绵直到聚四氟乙烯均匀分散于海绵表面。
7.如权利要求6所述的超疏水超亲油多孔材料的制备方法，其特征在于，聚四氟乙烯和海绵的质量比为1-10:1。
8.如权利要求7所述的超疏水超亲油多孔材料的制备方法，其特征在于，聚四氟乙烯和海绵的质量比为1-8:1。
9.如权利要求6所述的超疏水超亲油多孔材料的制备方法，其特征在于，铬酸洗液的配置如下:称取3?8g重铬酸钾，将其倒入15-50ml去离子水中，再量取2?1ml 95?98wt%的浓硫酸，将浓硫酸用玻璃棒引流，搅拌均匀使重铬酸钾完全溶解，冷却后使用。
【专利摘要】本发明属于功能材料技术领域，具体涉及一种超疏水超亲油多孔材料的制备方法。采用铬酸洗液蚀刻洁净的聚氨酯海绵，之后采用摩擦法在聚氨酯海绵表面负载聚四氟乙烯即得所述超疏水超亲油多孔材料。本发明提供了一种非化学、绿色环保、便捷的方法负载低表面能物质的方法，该方法流程简单，便于操作，消耗时间短，方法简单经济。获得的材料与水的接触角大于150°，与油的接触角为0°，在清理水体油污污染、工业油水分离、有机物泄漏清理等领域有广泛的应用前景。
【IPC分类】C08J9-36, B01D17-022
【公开号】CN104606925
【申请号】CN201510043989
【发明人】许群, 刘若晨, 刘威, 王天娇
【申请人】郑州大学
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2015年1月28日