[发明专利]一种pH/热响应、阻燃、杀菌功能吸油泡沫和制备方法及应用

说明书

本发明涉及一种多功能材料及其制备方法和应用。该多功能材料具有一高孔隙率的三维多孔三聚氰胺甲醛树脂基底；述三聚氰胺甲醛树脂基底上沉积有具有光热效应的Fesubgt;3/subgt;Osubgt;4/subgt;/PDA复合纳米粒子，形成Fesubgt;3/subgt;Osubgt;4/subgt;‑PDA@MF；所述Fesubgt;3/subgt;Osubgt;4/subgt;‑PDA@MF上原位聚合由n‑异丙基丙烯酰胺和2‑(二甲基氨基)甲基丙烯酸乙酯组成的pH/温度响应型共聚物NIPAAm‑co‑DMAEMA形成泡沫材料表层。所述泡沫材料表层修饰有十六烷基三甲氧基硅烷，形成具有可切换表面润湿性的P‑Fesubgt;3/subgt;Osubgt;4/subgt;‑PDA@MF功能pH/热响应、阻燃、杀菌功能吸油泡沫。该多功能pH/热响应、阻燃、杀菌功能吸油泡沫用于高粘度原油的吸收与解吸的回收再利用，其可连接电源和灯珠作为火灾发生前期的报警器的应用。

技术领域

本发明涉及多功能材料领域，尤其涉及一种用于油水分离的多功能材料，以及其制备方法和应用。

背景技术

随着工业的发展和技术的进步，频繁的溢油事故、化学品泄漏和工业含油废水、生活污水的排放等问题日益突出，对生态环境和人类健康造成了重大威胁，也对能源造成了浪费。虽然目前有很多方法可以处理含油废水，例如絮凝、原位燃烧、微生物分解修复、撇油器、重力分离等，但这些方法存在分离工艺繁琐、运行成本高、分离效率低、甚至会造成二次污染等弊端，不能充分满足复杂的含油废水处理要求。具有特殊润湿性的吸油材料由于其吸附容量高、机械耐久性好、成本低且设计简单，逐渐成为当今国内外油水分离研究的热点和方向之一。

目前已经较多吸油材料的公开文献，如2020.04.24公开的中国专利CN111054317A，其公开了一种超高孔隙率聚丙烯酸酯类多孔吸油材料的制备方法。该发明以丙烯酸酯为单体，以乳化剂溶于单体后所得溶液为油相；以含电解质和引发剂的水溶液作为水相；将水相加入到搅拌中的油相获得高内相乳液，把所得乳液转移到模具中后，放入恒温水槽进行聚合，所得材料经烘干得到具有开孔结构、高水油分离效率、孔隙率可达97.5％的聚丙烯酸酯类多孔材料。该材料具有孔结构可调、相比现有技术所得材料更高的吸油倍率和速率。像这种吸油材料虽然具备较高的孔隙率，但这样的大多数吸油材料仅满足简单的吸油要求，不能应对复杂的含油废水或一些油水分离中苛刻的操作条件，例如，常温下高粘度原油(粘度大于103mPa·s)不易被吸油材料自动吸附，而且由于目前的吸油材料只能吸附，无法解吸，从而导致了二次污染物的处理难题；而且针对溢油回收作业中吸油材料容易受到海风等恶劣天气条件的干扰，严重影响可操作性；再加之油品具有可燃性，在储存、运输过程中存在着极大的火灾安全隐患；含油废水中通常存在着大量细菌群落和微生物，经处理后的水中如果仍然存在生物污染，则会通过水媒介传播疾病，对人类健康造成威胁。因此，针对上述棘手问题，开发一种能够满足复杂含油废水处理需求的多响应型油水分离材料仍然是一个巨大的挑战。

发明内容

本发明针对现有吸油材料功能单一性问题，提出一种具有酸碱、热响应且具有助燃和/或光热杀菌的多功能吸油泡沫，以解决目前针对常规或高粘度原油无法高效吸附的技术问题以及吸油材料无法循环使用等技术问题，实现复杂含油废水的绿色处理。

本发明的第一目的是提供一种具有酸碱、热响应功能的阻燃、杀菌功能吸油泡沫，其具有一高孔隙率的三维多孔三聚氰胺甲醛树脂(melamine-formaldehyde resin，三聚氰胺与甲醛反应所得到的聚合物，又称蜜胺甲醛树脂、蜜胺树脂，英文缩写MF)基底；所述三聚氰胺甲醛树脂基底上沉积有具有光热效应的Fe₃O₄/PDA复合纳米粒子，形成Fe₃O₄-PDA@MF；所述Fe₃O₄-PDA@MF上原位聚合由n-异丙基丙烯酰胺(NIPAAm)和2-(二甲基氨基)甲基丙烯酸乙酯(DMAEMA)组成的pH/温度响应型共聚物NIPAAm-co-DMAEMA，形成泡沫材料表层。