[发明专利]聚二甲基硅氧烷多孔小球的制备方法

说明书

技术领域

 本发明涉及一种聚二甲基硅氧烷的制备方法，具体涉及一种聚二甲基硅氧烷多孔小球的制备方法。

背景技术

水污染突发事件频发，生产事故、水污染长期积累等引发的污染事件对社会经济发展构成严重的威胁。针对水中有机溶剂污染问题，处理方法可分为回收法和消除法；回收法包括吸附、精馏、萃取、渗透蒸发法等，消除法则包括空气气提、生物处理以及焚烧法。精馏方法及液液萃取适用于水中有机溶剂含量较高的情况，但过程能耗较大，且溶剂萃取法中常常会因为溶剂的毒性而造成二次污染。生物处理法属于环境友好的处理方法，但却只能处理可被生物完全分解代谢的有机物，且耗时相对较长。焚烧法通常用于浓度高的场合，在浓度较低的场合，该法不使用。渗透蒸发法则需要设计一个回收系统，适合有固定工作场所的工厂，且渗透膜易遭受污染等。吸附法对水溶液的处理是一种重要和成熟的技术，吸附树脂是近年来发展起来的一种新型有机吸附材料，吸附树脂吸附性能好，再生容易，有逐步取代活性炭的趋势，有越来越多的业内人士研究高效吸油树脂的合成与应用，以便高效、低成本回收水中的有机溶剂。

聚二甲基硅氧烷（Polydimethylsiloxane，PDMS)具有极强的亲油性、化学及热稳定性、机械强度好、易从水中分离等优良性能，可用于油水分离操作，或治理被某些有机溶剂（甚至包括原油）污染的废水，高效低耗回收水中的有机溶剂，提高回收速度。大连理工大学贺高红课题组采用硅橡胶复合中空纤维超滤膜处理苯酚废水，展示出良好的分离效果。天津大学姜忠义等以聚二甲基硅氧烷为预聚体，正硅酸乙酯为交联剂，二丁基二月桂酸锡为催化剂，三氯甲烷或正庚烷为溶剂，通过相转化法制备得到了PDMS膜和聚环糊精填充的PDMS膜，并将其用于从水溶液中脱除苯酚的研究，研究表明经填充的PDMS膜分离效果优于PDMS膜。清华大学、北京化工大学等国内几所高校也对PDMS膜做过一些研究。以上这些研究表明，聚二甲基硅氧烷能有效去除水中有机污染物，但膜法具有前文所述的一些不足，故不太适合大面积的水污染。

美国的Genzer 教授等尝试了将聚二甲基硅氧烷制成小球，用于吸附水中苯、甲苯、二甲苯、乙苯等有机溶剂。但是，采用常规的双组份（聚二甲基硅氧烷预聚体和固化剂）固化反应制备聚二甲基硅氧烷小球，得到的小球本身的密度为1g/cm³左右，大于或接近水的密度，在水中易下沉，而很多油的密度小于水，若小球下沉，脱离固液接触机会，则小球不能吸油，并且小球下沉后回收困难。因此，现有的聚二甲基硅氧烷小球在用于去除水中有机溶剂，特别是铺展在水面上的有机溶剂方面，还有较大的缺陷，需要对其进行改进。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种聚二甲基硅氧烷多孔小球的制备方法，制备得到的聚二甲基硅氧烷小球具有多孔结构，该多孔小球能浮在水面上，便于对铺展在水面上的有机溶剂进行有效吸附，并且多孔小球的吸油量和吸油速度都有较大的提高。

本发明的聚二甲基硅氧烷多孔小球的制备方法，包括以下步骤：

1）取100重量份的聚二甲基硅氧烷预聚体，加入60～120重量份的稀释剂稀释，所述稀释剂为四氯化碳和正辛烷中的一种或两种的混合液；

2）往步骤1）得到的稀释后的聚二甲基硅氧烷预聚体中加入2~4重量份的固化剂，搅拌混合均匀；

3）将步骤2）得到的混合液滴加入表面活性剂溶液中，在50～100℃下以50~100r/min的搅拌转速搅拌反应，反应完毕后捞取、洗涤得到多孔结构的聚二甲基硅氧烷小球。

进一步，所述稀释剂为四氯化碳和正辛烷以1：1的体积比混合得到的混合液。

进一步，所述步骤2）得到的混合液中，聚二甲基硅氧烷预聚体与固化剂的重量比为30~35：1。

进一步，所述表面活性剂溶液为明胶水溶液，其浓度为0.03~0.1g/ml。

进一步，所述步骤3）中，搅拌反应的搅拌转速80r/min，反应温度为70℃。

本发明的有益效果在于：本发明在常规的聚二甲基硅氧烷预聚体和固化剂双组份基础上，加入了特殊的对聚二甲基硅氧烷小球有致孔作用的稀释剂，并且控制成球工艺条件，制备得到了具有多孔结构的聚二甲基硅氧烷小球；该多孔小球的密度小于水的密度，能浮在水面上，便于对铺展在水面上的有机溶剂进行有效吸附，在吸附达到平衡后，能很方便地收集浮在水面上的小球，并且该多孔小球具有较大的比表面积，吸油膨胀效果也较好，因此其吸油量和吸油速度都有较大的提高。本发明制备的聚二甲基硅氧烷多孔小球可用于应对突发性的有机溶剂（甚至包括原油）泄漏至水体中带来的环境灾难。

附图说明