一種具有pH響應(yīng)性的海綿的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及具有pH響應(yīng)性的海綿的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]智能可控釋放材料由于具有多種潛在的用途而引起廣泛關(guān)注。其中，具有pH響應(yīng)性的可控釋放材料被認(rèn)為是較易獲得并對外界環(huán)境刺激響應(yīng)較敏感的一類智能響應(yīng)性材料。pH響應(yīng)性可控釋放材料在醫(yī)藥方面具有誘人的應(yīng)用前景，在油水分離領(lǐng)域中，設(shè)計具有pH響應(yīng)性的材料表面也有了初步應(yīng)用，主要都是利用材料表面對不同pH值的水滴的不同浸潤性實現(xiàn)選擇性的油水分離(分離水中的油或分離油中的水)，原理上則大多是利用嵌段共聚物在不同PH值下構(gòu)型的轉(zhuǎn)變或材料表面的質(zhì)子化與去質(zhì)子化作用而實現(xiàn)pH響應(yīng)性，但這種pH響應(yīng)性一般只在二維材料上有所應(yīng)用，而利用pH響應(yīng)性實現(xiàn)三維材料在水下對于油品的可控釋放目前尚無報道。從該角度來說，海綿不僅可以應(yīng)用于油水分離，還在其他相關(guān)領(lǐng)域有重要的潛在應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決現(xiàn)有pH響應(yīng)性一般只在二維材料上有所應(yīng)用，而利用pH響應(yīng)性無法實現(xiàn)三維材料在水下對于油品的可控釋放的問題，而提供一種具有PH響應(yīng)性的海綿的制備方法。
[0004]一、制備單組份聚氨酯溶液:
[0005]將單組份聚氨酯與丙酮混合，得到單組份聚氨酯溶液；
[0006]所述的單組份聚氨酯的質(zhì)量與丙酮的體積比為(0.001?0.05) g:1mL ；
[0007]二、制備無機粒子分散液:
[0008]將粒徑小于20nm的S12粒子、粒徑為200nm?300nm的S1 2粒子和丙酮超聲混合，得到無機粒子分散液；
[0009]所述的粒徑小于20nm的S12粒子與粒徑為200nm?300nm的S1 2粒子的質(zhì)量比為(10?I):1 ;所述的無機粒子分散液中粒徑小于20nmSi02粒子和粒徑為200nm?300nm的S12S子的總質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為0.5%?12% ;
[0010]三、噴涂單組份聚氨酯溶液:
[0011]①、采用噴嘴直徑為0.1mm?0.4mm的噴槍，并調(diào)整噴槍的噴嘴與海綿的待噴涂面的距離為20m?40cm，在噴涂壓力為10kPa?200kPa和移動速度為lcm/s?5cm/s的條件下進行噴涂，至海綿的待噴涂面全部均勻噴到單組份聚氨酯溶液；
[0012]②、重復(fù)步驟三①3次?7次，得到單面覆有聚氨酯膠層的海綿；
[0013]③、重復(fù)步驟三①至②，實現(xiàn)對單面覆有聚氨酯膠層的海綿其余的待噴涂面進行噴涂，完成海綿表面單組份聚氨酯溶液的噴涂，然后在室溫下懸掛待溶劑揮發(fā)，得到表面覆有聚氨酯膠層的海綿；
[0014]四、噴涂無機粒子分散液:
[0015]①、采用噴嘴直徑為0.2mm?Imm的噴槍，并調(diào)整噴槍的噴嘴與表面覆有聚氨酯膠層的海綿待噴涂面的距離為1m?20cm，在噴涂壓力為90kPa?300kPa和移動速度為2cm/s?8cm/s的條件下進行噴涂，至表面覆有聚氨酯膠層的海綿待噴涂面全部均勻噴到無機粒子分散液；
[0016]②、重復(fù)步驟四①4次?8次，得到單面無機粒子修飾的海綿；
[0017]③、重復(fù)步驟四①至②，實現(xiàn)對單面無機粒子修飾的海綿其余的待噴涂面進行噴涂，完成海綿表面無機粒子分散液的噴涂，然后在室溫下固化，得到無機粒子修飾的具有微納米粗糙結(jié)構(gòu)的海綿；
[0018]五、噴金:
[0019]對無機粒子修飾的具有微納米粗糙結(jié)構(gòu)的海綿進行噴金處理，金層厚度為1nm?50nm，得到噴金后的海綿；
[0020]六、巰基修飾:
[0021]將巰基長鏈烷烴和巰基長鏈烷基酸加入到無水乙醇中，得到含有巰基長鏈烷烴和巰基長鏈烷基酸的乙醇溶液，然后將含有巰基長鏈烷烴和巰基長鏈烷基酸的乙醇溶液均勻涂覆到噴金后的海綿各個表面，得到表面被含有巰基長鏈烷烴和巰基長鏈烷基酸的乙醇溶液潤濕的海綿，將表面被含有巰基長鏈烷烴和巰基長鏈烷基酸的乙醇溶液潤濕的海綿密封保存Ih?24h，烘干，得到具有pH響應(yīng)性的海綿，即完成一種具有pH響應(yīng)性的海綿的制備方法；
[0022]所述的巰基長鏈烷烴的碳鏈長度為11個?16個碳原子；所述的巰基長鏈烷基酸的碳鏈長度為11個?16個碳原子；
[0023]所述的巰基長鏈烷烴與巰基長鏈烷基酸的摩爾比為1: (0.25?2.33);所述的含有疏基長鏈燒經(jīng)和疏基長鏈燒基酸的乙醇溶液中疏基長鏈燒經(jīng)和疏基長鏈燒基酸為溶質(zhì)，無水乙醇為溶劑，溶質(zhì)的濃度為lmmol/L。
[0024]本發(fā)明的有益效果是:1、本發(fā)明的方法簡單，只需要幾步簡單的噴涂和涂覆便可以完成，不需要任何復(fù)雜的設(shè)備，原料易得，生產(chǎn)周期短，所有的反應(yīng)過程的一個周期在24h內(nèi)便可完成。
[0025]2、處理后的海綿表面具有較強的疏水性，可阻止海綿在水下時水進入海綿內(nèi)部；而其與堿性液滴的接觸角為0°，從而使其在堿性條件下水可滲入海綿內(nèi)部與海綿內(nèi)部的表面活性劑接觸，在重力作用下將吸收的油品釋放出來。
[0026]3、海綿表面的粗糙結(jié)構(gòu)具有很好的機械穩(wěn)定性，原因是單組分聚氨酯膠含有大量的異氰酸酯基( + N = C = O)，一方面異氰酸酯基可以和三聚氰胺甲醛樹脂泡沫表面的含活潑氫的基團(-NH2、-NH-等)反應(yīng)，另一方面又可與親水S12表面的羥基發(fā)生反應(yīng)，從而形成化學(xué)鍵結(jié)合；單組份聚氨酯在空氣中便可自行固化，固化后的膠接強度進一步增加，從而獲得機械穩(wěn)定的粗糙表面。
[0027]本發(fā)明用于一種具有pH響應(yīng)性的海綿的制備方法。
【附圖說明】
[0028]圖1為未處理的三聚氰胺甲醛樹脂泡沫在毛細管作用下吸收四氯化碳的照片；
[0029]圖2為未處理的三聚氰胺甲醛樹脂泡沫吸收四氯化碳后在空氣中的照片；
[0030]圖3為吸收了四氯化碳的未處理的三聚氰胺甲醛樹脂泡沫在水下將油釋放出來的照片；
[0031]圖4為酸性水滴在實施例一制備的具有pH響應(yīng)性的海綿表面的接觸角；
[0032]圖5為中性水滴在實施例一制備的具有pH響應(yīng)性的海綿表面的接觸角；
[0033]圖6為堿性液滴在實施例一制備的具有pH響應(yīng)性的海綿表面接觸Os時的接觸角；
[0034]圖7為堿性液滴在實施例一制備的具有pH響應(yīng)性的海綿表面接觸120s時的接觸角；
[0035]圖8為堿性液滴在實施例一制備的具有pH響應(yīng)性的海綿表面接觸180s時的接觸角；
[0036]圖9為未處理的三聚氰胺甲醛樹脂泡沫表面放大200倍的掃描電鏡圖；
[0037]圖10為未處理的三聚氰胺甲醛樹脂泡沫表面單根纖維放大10000倍的掃描電鏡圖；
[0038]圖11為實施例一制備的具有pH響應(yīng)性的海綿放大300倍的掃描電鏡圖；
[0039]圖12為實施例一制備的具有pH響應(yīng)性的海綿表面單根纖維放大7000倍的掃描電鏡圖；
[0040]圖13為實施例一制備的具有pH響應(yīng)性的海綿在中性水下吸收四氯化碳的照片；
[0041]圖14為實施例一制備的具有pH響應(yīng)性的海綿在中性水下吸收四氯化碳后漂浮在水面上的照片；
[0042]圖15為實施例一制備的具有pH響應(yīng)性的海綿在吸收了四氯化碳后被放入pH=12.5的NaOH水溶液中2分鐘時的照片；
[0043]圖16為實施例一制備的具有pH響應(yīng)性的海綿在吸收了四氯化碳后被放入pH =12.5的NaOH水溶液中30分鐘時的照片；
[0044]圖17為實施例一制備的具有pH響應(yīng)性的海綿在吸收了四氯化碳后被放入pH =12.5的NaOH水溶液中55分鐘時的照片。
【具體實施方式】
[0045]本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉的【具體實施方式】，還包括各【具體實施方式】之間的任意組合。
[0046]【具體實施方式】一:本實施方式所述的一種具有pH響應(yīng)性的海綿的制備方法，具體是按照以下步驟進行的:
[0047]—、制備單組份聚氨酯溶液:
[0048]將單組份聚氨酯與丙酮混合，得到單組份聚氨酯溶液；
[0049]所述的單組份聚氨酯的質(zhì)量與丙酮的體積比為(0.001?0.05) g:1mL ；
[0050]二、制備無機粒子分散液:
[0051]將粒徑小于20nm的S12粒子、粒徑為200nm?300nm的S1 2粒子和丙酮超聲混合，得到無機粒子分散液；
[0052]所述的粒徑小于20nm的S12粒子與粒徑為200nm?300nm的S1 2粒子的質(zhì)量比為(10?I):1 ;所述的無機粒子分散液中粒徑小于20nmSi02粒子和粒徑為200nm?300nm的S12S子的總質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為0.5%?12% ;
[0053]三、噴涂單組份聚氨酯溶液:
[0054]①、采用噴嘴直徑為0.1mm?0.4mm的噴槍，并調(diào)整噴槍的噴嘴與海綿的待噴涂面的距離為20m?40cm，在噴涂壓力為10kPa?200kPa和移動速度為lcm/s?5cm/s的條件下進行噴涂，至海綿的待噴涂面全部均勻噴到單組份聚氨酯溶液；
[0055]②、重復(fù)步驟三①3次?7次，得到單面覆有聚氨酯膠層的海綿；
[0056]③、重復(fù)步驟三①至②，實現(xiàn)對單面覆有聚氨酯膠層的海綿其余的待噴涂面進行噴涂，完成海綿表面單組份聚氨酯溶液的噴涂，然后在室溫下懸掛待溶劑揮發(fā)，得到表面覆有聚氨酯膠層的海綿；
[0057]四、