[发明专利]一种多功能聚二甲基硅氧烷泡沫复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种多功能聚二甲基硅氧烷泡沫复合材料及其制备方法。该方法先以方糖为模版制备出聚二甲基硅氧烷泡沫，接着通过超声驱动在其表面和内部负载上碳纳米纤维，然后通过浸渍法在其表面包覆少量二甲基硅氧烷以固定碳纳米纤维，最后固化即可得到多功能的泡沫复合材料。本发明制备的聚二甲基硅氧烷泡沫复合材料具有优异的超疏水/超亲油性，吸油选择性和光热性能，能实现有效的油水分离，以及不同环境下乳液分离，同时，本方法制备出的聚二甲基硅氧烷泡沫复合材料通过光热作用可以降低原油的粘度，实现较快的吸收，故而在处理海上原油泄漏中具有很大的应用潜力。

技术领域

本发明涉及一种具有多功能性的碳纳米纤维修饰的聚二甲基硅氧烷泡沫复合材料及其制备方法，属于功能高分子材料制备技术领域。

背景技术

漏油现已成为一个严重的环境问题，威胁着水生生态系统甚至人类居住环境。尤其是，漏油经常在乳化剂的作用下形成乳化液，这给油/水分离带来了更多困难。另外，油可能会散布在腐蚀性溶液中，给油水分离带来了新的挑战。

作为重要的工业原料，原油的生产的运输通常采用水路运输的方法，然而伴随着石油运输业的发展，海上原油泄漏事件发生的次数也在不断的增多。石油中含有的苯和甲苯等有毒化合物进入食物链中，从低等的藻类到高等的哺乳动物，都不能躲过原油泄漏的危害。相对于轻质油的净化，原油由于其粘度大、流动性差等特性，许多的常规方法在原油泄漏的处理中都无法发挥其效果。

多孔吸附材料是常用作吸油剂，聚合物泡沫及其复合材料由于其柔韧性，低成本，可重复使用性等优点而显示出更多的优势。通常，通过降低聚合物泡沫的表面能，同时增加材料表面的粗糙度，可以提高泡沫的疏水亲油性，可用于吸油和油/水分离。但是目前仍然很难制备出一种超疏水/超亲油﹑耐腐蚀﹑循环使用性能好且能高效乳液油水分离的泡沫复合材料；此外，普通的泡沫材料也很难对粘度较大的原油进行吸附分离。

因此，开发一种泡沫复合材料能够实现腐蚀性条件下的油水分离（尤其是乳液油水分离）及高效原油的净化吸附分离具有非常重要的应用价值。

发明内容

为了克服上述现有吸附材料存在的不足及其应用范围窄的缺点，本发明的目的是提供一种多功能的碳纳米纤维修饰的聚二甲基硅氧烷泡沫复合材料的制备方法，所得到的多孔泡沫复合材料能够实现在腐蚀性溶液中的乳液油水分离，并通过光热效应实现高效原油的吸附和分离。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种多功能的碳纳米纤维修饰的聚二甲基硅氧烷泡沫复合材料及其制备方法，包括以下步骤：

步骤1，将方糖浸泡在二甲基硅氧烷和固化剂构成的混合液中，置于真空环境中，待混合液完全浸入方糖后将其置于80±10℃下固化；

步骤2，将步骤1所得样品用蒸馏水洗去方糖部分并干燥，得到聚二甲基硅氧烷（PDMS）泡沫；

步骤3，将步骤2所得聚二甲基硅氧烷泡沫置于碳纳米纤维的四氢呋喃分散液中超声处理，处理完成后干燥，并重复超声-干燥步骤；

步骤4，将步骤3所得负载有碳纳米纤维的聚二甲基硅氧烷泡沫浸泡在质量浓度为0.5 wt%的二甲基硅氧烷的正庚烷溶液中一段时间，然后取出干燥后得到多功能的碳纳米纤维修饰的聚二甲基硅氧烷泡沫复合材料。

优选地，步骤1中，二甲基硅氧烷和固化剂的质量比为10:1；方糖的浸泡时间为5h。

优选地，步骤1中，二甲基硅氧烷和固化剂的牌号为SYLGARD 184 DOW CORNING。

优选地，步骤3中，碳纳米纤维的四氢呋喃分散液的质量浓度为1 wt.%，重复次数为0次以上，更优选4次。

优选地，步骤3中，超声处理时间为30 min。

优选地，步骤4中，浸泡时间为5 min。