[发明专利]一种磁性聚氨酯水凝胶及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种磁性聚氨酯水凝胶及其制备方法和应用，该磁性聚氨酯水凝胶包括：改性HNT‑Fe₃O₄、多异氰酸酯和聚醚多元醇。本发明通过在水性聚氨酯水凝胶中引入改性纳米HNT‑Fe₃O₄，大大改善了水凝胶对重金属离子的吸附能力，同时，在聚氨酯水凝胶中引入丙烯酰胺，以乳液聚合的方法，将丙烯酰胺在改性水性聚氨酯中聚合，形成聚丙烯酰胺网络与聚氨酯网络互穿的结构，一方面提高了水凝胶在溶胀状态时的机械强度，另一方面还为重金属离子与聚丙烯酰胺链段上的氨基反应提供了场所，进一步提高了水凝胶对重金属离子的吸附能力。

技术领域

本发明涉及水处理材料技术领域，具体涉及一种磁性聚氨酯水凝胶及其制备方法和应用。

背景技术

随着全球工业化的迅速发展，环境污染尤其是水污染问题日益严重。水污染严重危害到生态环境和人体健康，尤其工业废水，其中含有大量的重金属离子，例如铬、铅、铜、锌等。这些重金属离子不仅会导致土壤生态系统退化，还会污染地下水，并通过食物链等途径危及人体健康。因此，如何治理重金属污染是目前水污染研究的热点。

水凝胶是一种软、湿的三维网状高分子材料，由于高分子链之间存在交联点，整体不溶不熔，是一种能够在水中吸水溶胀且保持一定形状的高分子材料。水凝胶具有较高的比表面积和多孔结构，能够吸附重金属离子，可用于治理水体的重金属污染。

但单一聚合物的水凝胶还存在着两个不足，一是其对重金属离子的吸附能力有限，在实际运用中吸附效果往往并不理想；二是其在溶胀状态下的机械性能不足，脆弱易破损，往往不能在水体中形成稳定的网络结构，其在溶胀状态下的机械性能还有待提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种磁性聚氨酯水凝胶及其制备方法和应用，通过引入改性纳米HNT-Fe₃O₄，对水性聚氨酯改性，改善其对重金属离子的吸附能力；同时以乳液聚合的方法，将丙烯酰胺在改性水性聚氨酯中聚合，解决了单一聚合物机械性能不足，溶胀性能差的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种磁性聚氨酯水凝胶，包括5～15质量份的改性纳米HNT-Fe₃O₄、40～80质量份的多异氰酸酯和50～100质量份的聚醚多元醇。

在本发明的一个实施例中，还包括丙烯酰胺，所述丙烯酰胺的质量份为80～150份。

在本发明的一个实施例中，还包括如下质量份的组分：

在本发明的一个实施例中，所述聚醚多元醇为聚丙二醇、聚四氢呋喃二醇、聚乙二醇中的一种或多种的组合；所述多异氰酸酯为异氟尔酮二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、1,6己基二异氰酸酯、四甲基环己基甲烷二异氰酸酯中的一种或多种的组合。

在本发明的一个实施例中，所述亲水扩链剂为二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸中的一种或多种的组合；所述小分子扩链剂为1,4丁二醇、乙二醇、甲基丙二醇、新戊二醇中的一种或多种的组合。

在本发明的一个实施例中，所述交联剂为三羟甲基丙烷、季戊四醇和甘油中的一种或多种的组合。

在本发明的一个实施例中，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、有机铋中的一种或多种的组合。

在本发明的一个实施例中，所述改性HNT-Fe₃O₄包括如下质量份的组分：埃洛石0.1～1份，氯化铁0.1～1份，硫酸亚铁0.1～1份，氨水5～10份。

本发明还提供一种磁性聚氨酯水凝胶的制备方法，包括如下步骤：