[发明专利]利用生物矿化法制备超疏水聚氨酯海绵的方法

说明书

本发明涉及一种利用生物矿化法制备超疏水超亲油的聚氨酯海绵的方法；该制备方法是在海绵上由静电力多层附着聚乙烯亚胺、Ca²⁺离子和聚苯乙烯磺酸钠，并在聚乙烯亚胺和聚苯乙烯磺酸钠的作用下，诱导Ca²⁺离子和CO₂进行气相矿化反应，从而赋予聚氨酯海绵一个粗糙的表面结构，最后再用低表面能物质进行表面修饰，从而得到了超疏水超亲油的聚氨酯海绵；本发明工艺简单，反应条件温和，所采用的原料廉价易得，所制备的海绵能选择性的吸收水面上的浮油，且可以多次压缩循环使用，是一种有望应用于海上浮油污染治理的新型材料。

技术领域

本发明涉及一种利用生物矿化法制备超疏水聚氨酯海绵的方法。具体涉及一种以廉价易得的聚氨酯海绵，通过简单温和的方法改性得到具有超疏水表面特性的聚氨酯海绵。

背景技术

石油对海洋的污染已成为全球性环境问题。石油漂浮在海面上，迅速扩散形成油膜，油类可黏附在鱼鳃上，使鱼窒息，降低水产品质量。油膜形成可阻碍水体的复氧作用，影响海洋浮游生物生长，破坏海洋生态平衡。为了治理海洋浮油污染，各种各样的吸油材料被付诸应用，其中超疏水超亲油聚氨酯海绵因其具有对水存在超强的排斥性，而对油有超强的亲和性的表面特性从而应用在浮油吸收时只吸油而不吸水，因此保障了超高的选择性，且海绵本身所具有的高孔隙率，高弹性和压缩性使其成为一种具有潜力的环保型新材料。目前制备超疏水聚氨酯海绵的方法大多为采用聚多巴胺和纳米银颗粒协同作用或氟硅烷修饰等方法，这些方法存在原料价格昂贵或对环境有二次污染的问题。因此，开发一种新型环保，廉价易得的制备方法十分必要。

发明内容

本发明的目的在于针对目前超疏水吸油材料的制备缺陷，提供一种采用生物矿化的原理来制备超疏水超亲油聚氨酯海绵的方法。

本发明的目的是通过如下措施来达到：

生物矿化法制备超疏水聚氨酯海绵的方法；其步骤如下：

1)先将普通的聚氨酯海绵用水或乙醇超声清洗，除去污染物，然后干燥备用。

2)将干燥后的海绵浸没到2mol/L的NaOH溶液中3-60分钟，使其表面羟基化，并使其表面带负电。然后取出用清水清洗。

3)将步骤2)所得的带负电的海绵浸没到聚乙烯亚胺(PEI)和醋酸钙的混合溶液中一段时间，使其表面吸附PEI和Ca²⁺离子，并呈正电性，然后取出用清水清洗。

4)将步骤3)所得到带正电的海绵浸没到聚苯乙烯磺酸钠(PSS)溶液中一段时间，使其表面吸附PSS，并呈负电性，然后取出用清水清洗。

5)重复步骤3)和步骤4)多次，最终并以步骤3)结尾，即以浸没PEI和醋酸钙溶液结尾，并用清水清洗后挤去多余的水。

6)将得到的海绵和碳酸氢铵固体一起放到一个密闭容器中，然后将密闭容器放到恒温箱中，在一定温度下放置一定时间进行矿化反应。

7)最后将得到的海绵烘干，然后浸泡于疏水物溶液中对其进行表面化学改性，最后清洗烘干即得到超疏水聚氨酯海绵。

生物矿化是借鉴生物形成矿物作用，在生物在特定的部位，在一定的物理化学条件下，在生物有机物质的控制或影响下，将溶液中的离子转变为固相矿物的作用。本发明利用生物矿化法在PEI和PSS的诱导下，将CaCO₃沉积到海绵骨架的外表面，从而赋予海绵一个粗糙的微纳米结构，最后再修饰上疏水物质，使得聚氨酯海绵同时拥有微纳米粗糙结构和低表面能的特点，从而达到超疏水的效果。

未改性的海绵微观结构和与水的接触角值如图1所示，改性后的海绵微观结构和与水的接触角值如图2所示。

所述的商品聚氨酯海绵，孔径为300～500微米。