[发明专利]溶液浸渍法制备碳纳米管改性的疏水亲油密胺海绵的方法

说明书

技术领域

本发明涉及吸附材料技术领域，具体涉及一种碳纳米管改性的疏水亲油密胺海绵的制备方法。

背景技术

随着石油化工产业以及海洋产业的迅速发展，处理频繁发生的原油泄露和污水排放问题成为一个世界性的挑战，这些事件不仅导致能源与经济损失，同时还对海洋和水生生态系统带来灾难性的影响。一旦发生原油泄漏，许多海鸟，小鱼，小虾将会被毒害，并且水生植物也会遭受持续性的损伤。一般的污水治理过程，很难移除水体中溢流出来的油。实际上，溢油的清理可通过一系列的方法，譬如机械收集，化学分散剂，生物治理，原位燃烧以及使用吸附性材料等。然而传统的吸油材料譬如膨润土，活性炭，秸秆纤维，聚氨酯泡沫等吸油能力差，不具有油水选择性，在吸油的过程中也吸水，保油性不强且难于循环使用，从而限制了这些材料的实际应用，因此发展一种具有较强油水选择性的材料迫在眉睫。

由于材料科学的不断发展，对于聚合物的需求与日俱增，并且其应用领域也在不断扩大，譬如在航空航天、电子科技、医疗药品等方面。但是，随着人们生活水平的提高，对材料性能的要求也在增加，具有单一性能的产品往往不能满足人们的要求，从而孕育出复合材料(所谓的复合材料就是具有两种及以上性能的材料)。近年来，纳米复合材料呈现出的表面效应和量子尺寸效应受到广泛关注，通过将聚合物与纳米材料结合，可以显著改善原材料的强度、韧性等，提高材料的性能。在无机纳米材料中，碳纳米管表现出优异的性质，故碳纳米管/聚合物复合材料目前已经成为复合材料的研究重点。同时具有易获取、低成本、吸收能力强以及良好弹性特征的密胺海绵目前在油水分离领域中受到广泛关注，通过某些方法将其与碳纳米管结合并进行改性，可使其具有吸油选择性以及较高的吸油倍率。

在已知文献中，Wu等利用化学气相沉积法使Fe₃O₄纳米颗粒与海绵紧密结合，再将海绵浸入含氟聚合物的水溶液中，所得海绵不仅具有磁响应性，还具有超疏水超亲油特性(Magnetic,Durable,and SuperhydrophobicPolyurethane@F e₃O₄@SiO₂@Fluoropolymer Sponges for Selective Oil Absorption and Oil/Water Separation.ACS Appl Mater Interfaces,2015,7(8):4936-4946)。杨啸天等以多巴胺在碱性条件的自聚反应为基底，在海绵表面沉积微纳米银粒子，并使用聚二甲基硅氧烷对海绵进行疏水改性，在海绵骨架上构造出微纳结构和疏水薄层，提高了海绵的油水选择性(聚二甲基硅氧烷/微纳米银/聚多巴胺修饰的超疏水海绵的制备和应用.应用化学，2015,32(6):726-732)。Gui等利用化学沉积法直接制备碳纳米管海绵，所得海绵不仅热稳定好，还具有很高的疏水性(Rec yclable carbon nanotube sponges for oil absorption.Acta Materialia,2011,59(12):4798-4804)。

从已报导的疏水吸油材料的制备方法来看，其制备过程一般比较复杂、繁琐，且成本较高，很少有利用改性的方法将碳纳米管与密胺海绵结合。密胺海绵具有很强的吸附能力，但是不具有油水选择性，因而限制了它的应用；而碳纳米管具有很强的疏水性，可考虑通过改性将两者结合以提高密胺海绵的疏水亲油性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有密胺海绵吸附性强但是对油水选择性差的问题，提供一种通过溶液浸渍法利用碳纳米管改性密胺海绵的方法，有效提高了密胺海绵的油水选择性。为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种通过溶液浸渍法制备碳纳米管改性的疏水亲油密胺海绵的方法，包括以下步骤：

(a)将碳纳米管置于混合酸溶液中冷凝回流，经过滤、洗涤、干燥得到氧化碳纳米管；

(b)将步骤(a)所得氧化碳纳米管加入到氨水/乙醇混合溶液中并超声分散，得到分散性良好的碳纳米管溶液；

(c)将密胺海绵浸泡在乙醇/去离子水混合溶液中并超声处理，干燥后得到清洁的密胺海绵；

(d)将步骤(c)所得清洁后的密胺海绵浸泡在步骤(b)所得碳纳米管溶液中一定时间，取出后洗涤干燥，得到碳纳米管改性的疏水亲油密胺海绵。

进一步的，步骤(a)所述混合酸溶液由质量分数为98％的浓硫酸和质量分数为65％的浓硝酸按照3:1的体积比混合而成。