【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于疏水聚氨酯海绵制备，具体涉及一种含氟疏水聚氨酯海绵的制备方法。
技术介绍
1、聚氨酯海绵由聚醚/聚酯多羟基醇与二/多元异氰酸酯聚合反应制得，其表面大量的极性基团（如羟基）赋予其一定的亲水性，当用于油水分离时，会同时吸附油和水，对油水吸附选择性较差，因此需要对传统的聚氨酯海绵进行疏水改性以提高其疏水吸油性能。
2、通过表面改性或物理共混疏水改性材料可提聚氨酯海绵疏水性，获得良好的油水分离性能。采用表面改性方法将疏水改性材料负载于商业聚氨酯海绵表面，构筑仿生疏水表面或降低表面能（如有机硅涂层）。其中，仿生疏水涂层的构筑获得广泛研究，碳纳米材料（如还原氧化石墨烯、纳米金刚石）或疏水改性无机纳米氧化物（sio2和fe3o4）均可采用浸涂法负载于聚氨酯海绵表面，显著提高其表面疏水性和亲油性，形成了系列疏水表面结构模型。浸涂法操作简便，但无机纳米材料易出现分布不均或团聚现象，造成涂层缺陷，化学气相沉积法则可在海绵表面获得均匀而致密的涂层，但以上方法所制备疏水涂层易于脱落。原位化学反应法则通过共价键将改性材料接枝于海绵表面，改性层具有良好的稳定性，如氧化石墨烯热还原反应、表面接枝疏水高分子链。尽管聚氨酯海绵经上述表面改性可获得良好油水分离性能，但存在改性过程使用有毒有害试剂、改性层脱落导致有害物质释放、疏水性衰减等问题。因此，人们提出将疏水纳米材料掺杂在聚氨酯海绵合成单体的溶液中制备疏水聚氨酯/纳米材料海绵。聚氨酯海绵掺杂三甲氧基硅烷改性al2o3、三甲氧基硅烷改性多壁碳纳米管和金属有机骨架材料均可提高海绵疏水性和油
3、十七氟癸基三甲氧基硅烷是一种有机硅化合物，它由一个十七氟癸基基团和三个甲氧基硅烷基团组成。十七氟癸基基团是由十七个氟原子连接到一个辛烷基框架上，它的存在赋予了化合物极强的疏水性。相比较其他有机硅化合物，十七氟癸基基团的引入使得其在油水界面上有极高的亲油性，并且具有良好的防污功能。同时，三甲氧基硅烷基团带有硅-氧-碳键，使其在化合物中起到稳定分子结构的作用。这种化合物常用于提高材料的耐水性、耐油性和耐化学腐蚀性能。十七氟癸基三甲氧基硅烷，水解速度比乙氧基的氟硅烷更快，效率更高。在水解后释放低分子醇，由此产生的活泼性硅醇，能与许多无机和有机基材中的羟基、羧基和含氧基团产生化学键合，在无机物表面形成自组装的单分子氟硅膜层。被处理过的基材具有极低的表面能和极差的湿润性，具有优异的憎水、憎油和防污性能。
4、聚氨酯海绵吸油量由表面吸附量和内部存储量共同决定，内部存储量主要由海绵的孔隙率决定，孔隙率越大海绵内部可以容纳的油量越大。表面吸附量由海绵表面性质决定，聚氨酯海绵表面存在大量非极性的官能团（脂肪烃基为主），与油分子有相似的官能团，所以对油具有较强的吸附能力，但是不同材料改性的疏水海绵表面具有不同的官能团，与油分子间的范德华力不同，导致对同种油的吸附量会有差异。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是针对表面涂覆改性得到的疏水聚氨酯海绵涂层与骨架之间附着力弱、成本高的问题，提供一种含氟疏水聚氨酯海绵的制备方法，该制备方法是一种低成本、稳定性好的疏水聚氨酯海绵制备方法。
2、本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种含氟疏水聚氨酯海绵的制备方法，包括如下两种方法：
3、一步法：将聚醚-5631d、去离子水、软泡硅油、胺类催化剂a-33、金属锡催化剂辛酸亚锡t-9、十七氟癸基三甲氧基硅烷加入容器内，搅拌混合均匀，迅速加入甲苯二异氰酸酯tdi-80，搅拌均匀，将其倒入模具中，观察到混合物体积逐渐变大，直至体积不再变化，在室温下放置30分钟以上，在60~80℃烘箱中放置3~4小时，熟化、干燥，得到含氟疏水聚氨酯海绵；
4、浸泡法：将聚醚-5631d、去离子水、软泡硅油、胺类催化剂a-33、金属锡催化剂辛酸亚锡t-9加入容器内，搅拌混合均匀，迅速加入甲苯二异氰酸酯tdi-80，搅拌均匀，在室温下放置30分钟以上，在60~80℃烘箱中放置3~4小时，熟化、干燥，得到疏水聚氨酯海绵，将制备得到的聚氨酯海绵放入十七氟癸基三甲氧基硅烷的正己烷溶液中浸泡，干燥，得到含氟疏水聚氨酯海绵。
5、作为本专利技术技术方案的进一步改进，在一步法和浸泡法中，容器内还搅拌混合有疏水碳酸钙粉末，制备获得含氟疏水聚氨酯海绵后，将含氟疏水聚氨酯海绵放入稀硝酸溶液中浸泡刻蚀除去碳酸钙，取出后用去离子水多次浸泡、洗涤除去海绵中的稀硝酸，进行低温干燥，得到含氟多孔疏水聚氨酯海绵。
6、作为本专利技术技术方案的进一步改进，在一步法中，聚醚-5631d 40-60份、去离子水1-5份、软泡硅油 0.1-1份、胺类催化剂a-33 0.1-1份、金属锡催化剂辛酸亚锡t-9 0.01-1份、十七氟癸基三甲氧基硅烷0.03-0.3份。
7、作为本专利技术技术方案的进一步改进，在浸泡法中，聚醚-5631d 40-60份、去离子水1-5份、软泡硅油 0.1-1份、胺类催化剂a-33 0.1-1份、金属锡催化剂辛酸亚锡t-9 0.01-1份。
8、作为本专利技术技术方案的进一步改进，在一步法和浸泡法中，疏水碳酸钙粉末的添加量为 3.7-22份。
9、作为本专利技术技术方案的进一步改进，在一步法中，将原料加入至容器内后，搅拌混合的搅拌速度为1000r/分钟。
10、作为本专利技术技术方案的进一步改进，在浸泡法中，将原料加入至容器内后，搅拌混合的搅拌速度为1000r/分钟。
11、作为本专利技术技术方案的进一步改进，在浸泡法中，所述十七氟癸基三甲氧基硅烷的正己烷溶液中十七氟癸基三甲氧基硅烷的体积分数为1-2 %。
12、作为本专利技术技术方案的进一步改进，所述稀硝酸的浓度为1-10 wt %。
13、作为本专利技术技术方案的进一步改进，所述低温干燥的温度为35~60℃。
14、本专利技术一种含氟疏水聚氨酯海绵的制备方法与现有技术相比，具有以下有益效果：
15、1、本专利技术获得的含氟疏水聚氨酯海绵表现出良好的疏水性，尤其是一步法制备得到的海绵，与未改性的聚氨酯海绵相比，机油的吸附率提高约9倍，食用油的吸附率提高约4.5倍，四氯化碳的吸附率提高2.7倍，且二次循环后油的回收率均可达到100%。
16、2、与传统的疏水涂层物理附着在聚氨酯海绵上相比，所得的含氟疏水聚氨酯海绵稳定性得到明显的提高，因此，多次循环使用油回收率均可达到100%。
17、3、本专利技术所提供的一种含氟疏水聚氨酯海绵的制备方法，生产过程绿色环保，且原料易得便宜、对设备要求低，具有操作简单、生产周期短、效率高等优点，因此可以降低设备投资成本和生产成本，有利于推广应用。
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1.一种含氟疏水聚氨酯海绵的制备方法，其特征在于，包括如下两种方法：
2.根据权利要求1所述的一种含氟疏水聚氨酯海绵的制备方法，其特征在于，在一步法和浸泡法中，容器内还搅拌混合有疏水碳酸钙粉末，制备获得含氟疏水聚氨酯海绵后，将含氟疏水聚氨酯海绵放入稀硝酸溶液中浸泡刻蚀除去碳酸钙，取出后用去离子水多次浸泡、洗涤除去海绵中的稀硝酸，进行低温干燥，得到含氟多孔疏水聚氨酯海绵。
3.根据权利要求1或2所述的一种含氟疏水聚氨酯海绵的制备方法，其特征在于，在一步法中，聚醚-5631D 40-60份、去离子水 1-5份、软泡硅油 0.1-1份、胺类催化剂A-33 0.1-1份、金属锡催化剂辛酸亚锡T-9 0.01-1份、十七氟癸基三甲氧基硅烷0.03-0.3份。
4.根据权利要求1或2所述的一种含氟疏水聚氨酯海绵的制备方法，其特征在于，在浸泡法中，聚醚-5631D 40-60份、去离子水 1-5份、软泡硅油 0.1-1份、胺类催化剂A-33 0.1-1份、金属锡催化剂辛酸亚锡T-9 0.01-1份。
5.根据权利要求2所述的一种含氟疏水聚氨酯海绵
6.根据权利要求1或2所述的一种含氟疏水聚氨酯海绵的制备方法，其特征在于，在一步法中，将原料加入至容器内后，搅拌混合的搅拌速度为1000r/分钟。
7.根据权利要求1或2所述的一种含氟疏水聚氨酯海绵的制备方法，其特征在于，在浸泡法中，将原料加入至容器内后，搅拌混合的搅拌速度为1000r/分钟。
8.根据权利要求1或2所述的一种含氟疏水聚氨酯海绵的制备方法，其特征在于，在浸泡法中，所述十七氟癸基三甲氧基硅烷的正己烷溶液中十七氟癸基三甲氧基硅烷的体积分数为1-2 %。
9.根据权利要求2所述的一种含氟疏水聚氨酯海绵的制备方法，其特征在于，所述稀硝酸的浓度为1-10 wt %。
10.根据权利要求2所述的一种含氟疏水聚氨酯海绵的制备方法，其特征在于，所述低温干燥的温度为35~60℃。
...【技术特征摘要】
1.一种含氟疏水聚氨酯海绵的制备方法，其特征在于，包括如下两种方法：
2.根据权利要求1所述的一种含氟疏水聚氨酯海绵的制备方法，其特征在于，在一步法和浸泡法中，容器内还搅拌混合有疏水碳酸钙粉末，制备获得含氟疏水聚氨酯海绵后，将含氟疏水聚氨酯海绵放入稀硝酸溶液中浸泡刻蚀除去碳酸钙，取出后用去离子水多次浸泡、洗涤除去海绵中的稀硝酸，进行低温干燥，得到含氟多孔疏水聚氨酯海绵。
3.根据权利要求1或2所述的一种含氟疏水聚氨酯海绵的制备方法，其特征在于，在一步法中，聚醚-5631d 40-60份、去离子水 1-5份、软泡硅油 0.1-1份、胺类催化剂a-33 0.1-1份、金属锡催化剂辛酸亚锡t-9 0.01-1份、十七氟癸基三甲氧基硅烷0.03-0.3份。
4.根据权利要求1或2所述的一种含氟疏水聚氨酯海绵的制备方法，其特征在于，在浸泡法中，聚醚-5631d 40-60份、去离子水 1-5份、软泡硅油 0.1-1份、胺类催化剂a-33 0.1-1份、金属锡催化剂辛酸亚锡t-...
【专利技术属性】
技术研发人员：岳莹，党海春，边祥成，闫蕊，刘泽，穆旺，王希瑾，崔炫楠，刘子惠，韩江鸿，卫海琪，
申请(专利权)人：太原工业学院，
类型：发明
国别省市：
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