疏水改性剂组合物和疏水海绵材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及水中有机污染物去除领域，特别涉及疏水改性剂组合物和疏水海绵材料及其制备方法和应用。所述疏水改性剂组合物包含聚氯乙烯、纳米二氧化硅和液态硅氧烷；其中，聚氯乙烯、纳米二氧化硅和液态硅氧烷的质量比为(800

【技术实现步骤摘要】
疏水改性剂组合物和疏水海绵材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及水中有机污染物去除领域，特别涉及疏水改性剂组合物和疏水海绵材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]随着石化行业发展，世界上使用危险化学品(以下简称危化品)的种类和数量显著增加，这些危化品的进出口大都依赖于船舶运输，因此发生水上泄漏事故的风险较高。苯系物类危化品泄漏到水中后的物理行为属于漂浮挥发(FE)类，即：泄漏的苯系物既能以蒸汽形式对空气造成污染，还能在水面漂浮并造成水质恶化。此外，苯系物对某些微藻、鱼类、甲壳类生物具有中、高等毒性，其进入水体后将威胁到水生生态的安全性。因此必须采取有效措施回收或去除水面泄漏的苯系物等危化品，以降低其对大气环境和水环境的污染程度。
[0003]吸附法是去除水中有机污染物最为有效的方法之一。鉴于苯系物粘度低、易在水面扩散成薄膜的特点，应选用高效吸附材料以实现快速有效回收。近年来，利用超疏水多孔材料实现有机污染物的选择性分离受到越来越多的关注。现有技术中有较多以高分子海绵为基底的大孔吸附材料(例如CN106145256A，CN107312196A，CN107312198A，CN108410005A)。但这些材料仍存在诸多不足：虽然有些材料的吸附性能比较好，有些材料的吸附选择性也比较好，但是这些材料本身普遍存在长期使用后吸附容量降低、疏水效果差、循环使用性能差的问题，严重阻碍了超疏水多孔材料的商业化应用进程。
[0004]为克服现有超疏水多孔材料的诸多缺陷，亟需提供一种同时具备吸附容量高、选择吸附性强、循环使用性能好的新材料。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在的吸附材料的循环使用性能差的问题，本专利技术提供了一种疏水改性剂组合物和疏水海绵材料及其制备方法和应用，在解决疏水海绵材料循环使用性能差的同时，兼顾了疏水海绵材料的吸附性能和吸附选择性，由本专利技术所提供的疏水改性剂组合物改性得到的疏水海绵材料同时具有吸附容量高、选择吸附性强、循环使用性能好的优点。
[0006]本专利技术第一方面提供了一种疏水改性剂组合物，其中，所述疏水改性剂组合物含有聚氯乙烯、纳米二氧化硅和液态硅氧烷；其中，聚氯乙烯、纳米二氧化硅和液态硅氧烷的质量比为(800-1200)：(200-4800)：1。
[0007]本专利技术第二方面提供了一种疏水海绵材料，包括海绵基体和疏水涂层，其中，所述疏水涂层由本专利技术第一方面所述的疏水改性剂组合物固化得到。
[0008]本专利技术第三方面提供了一种制备疏水海绵材料的方法，包括：将本专利技术第一方面所述的疏水改性剂组合物用溶剂分散均匀后浸渍至海绵基体的表面，并干燥、固化。
[0009]本专利技术第四方面提供了本专利技术第三方面所述的方法制得的疏水海绵材料。
[0010]优选地，所述疏水海绵材料对水的表面接触角大于139.7
°
，进一步优选大于144
°
，
Pro)和透射电镜(日本电子株式会社，JEM-100CX型)测得，所述纳米二氧化硅的比表面积为BET比表面积，通过全自动氮物理吸附仪(Quantachrome公司，Nova 1000e)测得。
[0026]优选地，所述纳米二氧化硅为疏水纳米二氧化硅，进一步优选为疏水型气相纳米二氧化硅。
[0027]优选地，所述聚氯乙烯的K值(K-value)小于68，例如68-65,65-55，进一步优选地K值为59-55。其中，K值按照国标GB/T3401测定、计算获得。
[0028]本专利技术中，液态硅氧烷是指在常温常压下为液态的含Si-O键的物质。优选地，所述液态硅氧烷还含有一个或多个氨基(为氨基硅烷，也即硅烷偶联剂)，所述液态硅氧烷中的碳原子数优选为4-12。进一步优选地，所述液态硅氧烷含有氨丙基和烷氧基官能团。
[0029]进一步优选地，所述液态硅氧烷选自3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、(3-氨基丙基)二甲基乙氧基硅烷、3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、N-(2-氨乙基)-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-(2-氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷、N-(2-氨乙基)-3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、N-(2-氨乙基)-3-氨丙基三乙氧基硅烷中的至少一种，更优选为3-氨丙基三乙氧基硅烷(也即γ-氨丙基三乙氧基硅烷)。
[0030]优选地，所述疏水改性剂组合物还含有有机溶剂，其中，本专利技术对溶剂并没有特别限定，只要能够溶解/溶胀聚氯乙烯即可，例如所述溶剂可以为四氢呋喃、环己酮、二氯乙烷中的至少一种，优选为四氢呋喃。
[0031]优选地，聚氯乙烯在溶剂中的质量含量为3-40mg/mL，进一步优选为3-20mg/mL，更优选为8-12mg/mL。
[0032]本专利技术所述疏水改性剂组合物中，聚氯乙烯、纳米二氧化硅、液态硅氧烷既对于超疏水性能具有协同作用，同时又可以共同提高疏水涂层的交联性能和所涂覆基底表面的韧度，进而增强循环使用性能；而且能够基本不损害海绵基体的孔道结构，从而确保材料的吸附性能。
[0033]本专利技术第二方面提供了一种疏水海绵材料，包括海绵基体和疏水涂层，其中，所述疏水涂层由本专利技术第一方面所述的疏水改性剂组合物固化得到。
[0034]优选地，所述疏水海绵材料对水的表面接触角大于139.7
°
，进一步优选大于144
°
，更优选大于150
°
。
[0035]优选地，所述疏水海绵材料的密度为0.007-0.105g/cm3，进一步优选为0.009-0.102g/cm3，孔隙率为79.5-97.5％，进一步优选为81.5-97.5％。
[0036]优选地，以疏水海绵的总质量为基准，海绵基体的质量含量为55％-95％，疏水涂层的质量含量为5％-45％。
[0037]其中，本专利技术中疏水涂层的质量含量可以通过疏水海绵材料的质量与海绵基体的质量进行计算得到。
[0038]优选地，所述海绵基体的密度为0.007-0.058g/cm3，进一步优选为0.009-0.056g/cm3，孔隙率为80-98％，进一步优选为82-98％。
[0039]本专利技术中，海绵基体可以是各种市售海绵产品，优选地，所述海绵基体选自三聚氰胺海绵、聚氨酯海绵、聚醚海绵中的至少一种，优选为三聚氰胺海绵。其中，所述三聚氰胺海绵进一步优选为纳米海绵。
[0040]其中，纳米海绵又称为密胺海绵，纳米海绵的密度为0.013-0.018g/cm3，孔隙率为
95-98％。
[0041]本专利技术第三方面提供了一种制备疏水海绵材料的方法，包括：将本专利技术第一方面所述的疏水改性剂组合物用溶剂分散均匀后浸渍至海绵基体的表面，并干燥、固化。
[0042]其中，本专利技术对溶剂并没有特别限定，只要能够溶解/溶胀聚氯乙烯即可，例如所述溶剂可以为四氢呋喃、环己酮、二氯乙烷中的至少一种。
[0043]优选地，所述溶剂的用量使得所得浸渍液中聚氯乙烯的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种疏水改性剂组合物，其特征在于：所述疏水改性剂组合物含有聚氯乙烯、纳米二氧化硅和液态硅氧烷；其中，聚氯乙烯、纳米二氧化硅和液态硅氧烷的质量比为(800-1200)：(200-4800)：1。2.根据权利要求1所述的疏水改性剂组合物，其中，聚氯乙烯、纳米二氧化硅和液态硅氧烷的质量比为(900-1100)：(300-2200)：1。3.根据权利要求1或2所述的疏水改性剂组合物，其中，所述纳米二氧化硅的粒径为1-100nm，比表面积为100-400m2/g；优选地，所述纳米二氧化硅的粒径为7-40nm，比表面积为100-140m2/g；优选地，所述纳米二氧化硅为疏水纳米二氧化硅，进一步优选为疏水型气相纳米二氧化硅。4.根据权利要求1-3中任意一项所述的疏水改性剂组合物，其中，所述聚氯乙烯的K值小于68，优选为59-55；优选地，所述液态硅氧烷还含有一个或多个氨基；更优选地，所述液态硅氧烷选自3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、(3-氨基丙基)二甲基乙氧基硅烷、3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、N-(2-氨乙基)-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-(2-氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷、N-(2-氨乙基)-3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、N-(2-氨乙基)-3-氨丙基三乙氧基硅烷中的至少一种。5.一种疏水海绵材料，包括海绵基体和疏水涂层，其特征在于，所述疏水涂层由权利要求1-4中任意一项所述的疏水改性剂组合物固化得到。6.根据权利要求5所述的疏水海绵材料，其中，以疏水海绵的总质量为基准，海绵基体的质量含量为55％-95％，疏水涂层的质量含量为5％-45％。7.一种制备疏水海绵材料的方法，包括：将权利要求1-4中任意一项所述的疏水改性剂组合物用溶剂分散均匀后浸渍至海绵基体的表面，并干燥、固化。8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述溶剂的用量使得所得浸渍液中聚氯乙烯的含量为3-40mg/mL，更优选为8-12mg/mL。9.根据权利要求7或8所述的方法，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢谚，盛学佳，闫茜，赵诗琳，王昕喆，周志国，杨洋洋，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司青岛安全工程研究院，
类型：发明
国别省市：