[发明专利]一种高强度疏水聚乙烯醇复合海绵制备方法

说明书

本发明公开了一种高强度疏水聚乙烯醇复合海绵制备方法，采用两步溶液浸泡法：以正硅酸乙酯2wt％～6wt％与γ‑(2，3‑环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷1wt％～4wt％为原料，乙醇和水质量比为9∶1的混合物为溶剂，氨水2v/v％～6v/v％为催化剂，室温下搅拌反应2h～10h，制备G‑SiO₂溶胶，对海绵进行浸泡沉积处理，构筑粗糙结构；以十六烷基三甲氧基硅烷2wt％～8wt％为表面改性剂，盐酸0.1v/v％～1v/v％为催化剂，对海绵进行疏水及低表面能修饰。本发明疏水PVA海绵具有良好的耐酸碱、耐高盐特性、较高的吸油效率、可重复使用20次以上。

技术领域

本发明属于聚乙烯醇复合海绵制备技术领域，尤其涉及一种高强度疏水聚乙烯醇复合海绵制备方法。

背景技术

频繁漏油和溢油事故给海洋环境及沿海人们的生活带来了严重的损害，具有高吸收能力、高选择性和良好的可重复使用性的油水分离材料引起了世界的广泛关注。尤其是以三维多孔材料制备的高效、可重复使用的吸油材料，成为当前研究的热点，如CNT海绵([J].Advanced Materials，2010，22(22)：617-21)、CMP气凝胶([J].Adv.Mater.2014，26，8053)、石墨烯海绵([J].Nature Communications，2015，6：6141-6141)等。然而，这些方法存在成本较高，效率相对较低，机械稳定性差，甚至造成严重的二次污染等缺点，限制了它们的应用。聚乙烯醇(PVA)海绵是一种三维多孔的高技术的塑料海绵，与天然海绵有许多相同的性质，如干燥时坚挺不变形，湿润时超柔软、强吸水性、抗静电、不易长霉菌等。同时，PVA海绵具有机械性能强、耐磨性好、良好的耐化学性(包括酸、碱、有机溶剂)等特点，因此，被广泛应用于发酵工业、医药、化学、园艺、机电等行业。PVA海绵具有聚合物海绵的优点，即可直接进行疏水修饰、低成本、高弹性、可工业化生产等优点，应用潜力极大。此外，PVA海绵在吸油后仍然具有很高的强度，这种吸油后仍具有高强度的特点极少被关注。因此，提出的一种低成本，制备简单的、具有高强度的疏水PVA复合海绵三维多孔材料，有利于吸油后材料的打捞及储存运输，在海洋油污处理上具有巨大的研究及应用价值。

综上所述，现有的疏水海绵存在吸油后机械强度较差，不利于材料的打捞及储存运输的缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高强度疏水聚乙烯醇复合海绵制备方法，旨在解决现有的疏水海绵存在吸油后机械强度较差，不利于材料的打捞及储存运输的问题。

本发明是这样实现的，一种高强度疏水聚乙烯醇复合海绵制备方法，所述高强度疏水聚乙烯醇复合海绵制备方法采用两步溶液浸泡法：以正硅酸乙酯2wt％～6wt％与γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷1wt％～4wt％为原料，乙醇和水质量比为9∶1的混合物为溶剂，氨水2v/v％～6v/v％为催化剂，室温下搅拌反应2h～10h，制备G-SiO₂溶胶，对海绵进行浸泡沉积处理，构筑粗糙结构；以十六烷基三甲氧基硅烷2wt％～8wt％为表面改性剂，盐酸0.1v/v％～1v/v％为催化剂，对海绵进行疏水及低表面能修饰。

进一步，所述高强度疏水聚乙烯醇复合海绵制备方法包括以下步骤：

步骤一，称取10g蒸馏水加入到90g乙醇中，搅拌均匀；

步骤二，称取正硅酸乙酯2～6g与γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷1～4g，加入到混合溶液中；

步骤三，量取4mL氨水溶液，加入到上述的混合溶液中，室温下搅拌反应2～10h，得到粒径均匀分布的改性G-SiO₂溶胶；

步骤四，将小块PVA海绵浸泡在G-SiO₂溶胶中10～90min，一浸一轧，带液率为60～80wt％，然后放入烘箱，在60～90℃温度下保持10～30min；