[发明专利]一种智能pH响应型三聚氰胺泡沫油水分离材料的制备方法

说明书

本发明属于吸油材料和环境保护技术领域，具体涉及一种智能pH响应型三聚氰胺泡沫油水分离材料的制备方法。先采用氨丙基三甲氧基硅烷对三聚氰胺泡沫进行硅烷化改性；再以硫酸铜为催化剂，在水溶液中通过铜胺氧化还原反应产生自由基引发甲基丙烯酸二乙氨基乙酯进行接枝聚合制备pH响应型三聚氰胺泡沫油水分离材料。本发明选用内部孔隙度高，吸收容量大的三聚氰胺泡沫作为基体，通过简单的铜铵氧化还原“两步法”引发自由基接枝聚合制备含有pH响应层的的油水分离泡沫材料；材料具有在不同pH环境下的可切换润湿性；泡沫改性过程工艺简单，容易实现工业化生产。

技术领域

本发明属于吸油材料和环境保护技术领域，涉及一种智能pH响应型三聚氰胺泡沫油水分离材料的制备方法。

背景技术

因为事故引发的石油泄漏，工业含油废水和生活含油污水的排放，对清洁水系统形成污染，社会急需有效分离含油废水的技术来解决这一全球性的环境污染问题。传统清除油污的方法有原位燃烧法、化学分散法、撇油法、生物修复法等，但这些技术存在效率低、操作成本高、甚至容易造成二次污染等缺点。目前新兴的油水分离方法有两种类型，即过滤材料(例如，网状物，纺织品/无纺布，膜等)和吸收材料(例如颗粒，泡沫，气凝胶等)，这两种油水分离材料相比于传统方法不仅有利于大大减少环境污染，而且还有节能和回收资源的能力。

在油水分离领域，通过对表面润湿性进行智能控制实现选择型吸收和过滤以制备油水分离材料的报道较多。其中响应时间较短的pH响应性材料较多，这种材料通过改变介质在室温下的pH值来控制润湿和吸收性。相比于通过挤压法回收油品或试剂的泡沫吸油材料，在pH刺激下，可以在亲水性和疏水性之间改变润湿性的材料对于油的吸收和回收是非常有潜力的，特别是在回收较为贵重的化学试剂时，而且这种回收方式不会破坏泡沫内部结构。

中国专利CN 106944016A先将三聚氰胺泡沫硅烷化，再通过原子转移自由基聚合(ATRP)法将4-乙烯基吡啶接枝到泡沫表面，制备了一种pH响应性油水分离泡沫，这种泡沫在pH值较低的溶液中超亲水/超疏油，在pH值较高的溶液中高疏水/超亲油。然而这种方法需要先对泡沫进行硅烷化处理，再在复杂的反应条件下通过酯化反应引入ATRP引发官能团，然后在无水无氧，加入胺类配体的条件下引发单体聚合，在泡沫表面接枝聚合上pH响应涂层，最终得到pH智能响应泡沫吸收剂。整个过程包括硅烷化、酯化引入ATRP引发官能团和ATRP聚合“三步”反应，使得该工艺的成本较高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服pH响应泡沫制备工艺复杂的弊端，将原来的三步ATRP接枝法变成了两步，通过一种简单的铜胺氧化还原反应在水溶液中直接引发自由基接枝聚合的方法，直接在水溶液中接枝聚甲基丙烯酸二乙氨基乙酯，构筑智能pH响应型三聚氰胺泡沫油水分离材料。

本发明解决其技术问题所采用的一个技术方案来制备一种智能pH响应型三聚氰胺泡沫油水分离材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将三聚氰胺泡沫放入3-氨丙基三甲氧基硅烷的甲苯溶液中回流浸泡一定时间进行硅烷化改性，取出后，烘干。

(2)将甲基丙烯酸二乙氨基乙酯，硫酸铜溶解于去离子水中配制成混合溶液。将步骤(1)得到的泡沫，加入到混合溶液中，在一定温度下反应一定时间，取出后用去离子水和乙醇洗涤，烘干，得到pH响应型三聚氰胺泡沫油水分离材料。

进一步地，步骤(1)中3-氨丙基三甲氧基硅烷占甲苯的质量百分比为0.5～1.9％。

进一步地，步骤(1)中回流温度为110～120℃，浸泡反应时间为1～5小时。

进一步地，步骤(2)中甲基丙烯酸二乙氨基乙酯占去离子水的百分比为0.5～1.9％，硫酸铜占去离子水的百分比为0.25～1％。

进一步地，步骤(2)中反应温度为70～90℃，反应时间为2～6小时。