聚氨酯吸油材料的研究進(jìn)展

摘 要：討論了近年來(lái)聚氨酯吸油材料的研究成果和專(zhuān)利，對(duì)其制備和再生方法進(jìn)行了歸納。同時(shí)闡述了聚氨酯吸油材料應(yīng)用的現(xiàn)狀，并針對(duì)其局限性對(duì)其具體應(yīng)用提出了建議。

關(guān)鍵詞：聚氨酯;吸油材料;疏水親油;重復(fù)利用

1 緒論

隨著石油及其產(chǎn)品需求量的增多，其開(kāi)采、存儲(chǔ)、提煉、運(yùn)輸和使用過(guò)程中對(duì)水的污染日益嚴(yán)重，如石油及其產(chǎn)品的泄露、化工產(chǎn)業(yè)廢水排放不當(dāng)、危險(xiǎn)廢物受雨水沖刷、有機(jī)化學(xué)試劑泄露、染料廢水排放不當(dāng)?shù)取：蛷U水會(huì)對(duì)水生動(dòng)植物、旅游產(chǎn)業(yè)等產(chǎn)生消極影影響，并直接或間地接對(duì)人體造成危害。傳統(tǒng)無(wú)機(jī)吸油材料由于其吸附效率低、易飽和、不易重復(fù)利用等局限性，逐漸被新產(chǎn)品所取代。人們受到吸水樹(shù)脂的啟示研制出了高吸油樹(shù)脂，高效、功能性強(qiáng)、用途廣泛的高吸油樹(shù)脂逐漸進(jìn)入研究人員視野。

聚氨酯是聚氨基甲酸酯的簡(jiǎn)稱(chēng)，其可以作為橡膠、防水材料、黏合劑、合成皮革等多種產(chǎn)品的原材料。聚氨酯吸油材料作為高吸油樹(shù)脂的一種，是典型的多孔吸附材料，其綜合了多孔材料的大比表面積、高孔隙率、孔洞互通的特點(diǎn)，以及高分子的材料特性、柔性材料的阻尼特性，其高吸油效率、高重復(fù)利用率使其擁有廣闊的發(fā)展前景。本文通過(guò)對(duì)近年來(lái)聚氨酯吸油材料的研究與制備進(jìn)行討論，以期為其發(fā)展及研究方向提供參考。

2 聚氨酯吸油材料的制備

聚氨酯泡沫材料的多孔機(jī)構(gòu)使其吸附性能非常顯著，且在吸附飽和后更易解吸，重復(fù)利用率更高。魏徵[1]等制備了兩種聚氨酯泡沫吸油材料，通過(guò)提高孔徑尺寸將新材料的開(kāi)通率提高，提高其吸油效率，同時(shí)證明了高開(kāi)孔率對(duì)聚氨酯泡沫吸油材料吸油性能的積極影響。

但彈性多孔的聚氨酯泡沫材料在結(jié)構(gòu)上含有極性基團(tuán)，使其具有一定的親水性，所以在吸油的同時(shí)也會(huì)吸水，所以需要加強(qiáng)其親油疏水性。祝麗荔、張振江[2]等通過(guò)在聚氨酯泡沫上接枝甲基丙烯酸十二酯、甲基丙烯酸十八酯、丙烯酸十二酯、丙烯酸十八酯種的一種或兩種的混合物來(lái)提高聚氨酯泡沫疏水親油性能，接枝單體質(zhì)量是聚氨酯泡沫質(zhì)量的20%～100%。接枝過(guò)程中，還在反應(yīng)釜內(nèi)加入了聚氨酯泡沫質(zhì)量2%～15%的引發(fā)劑、泡沫質(zhì)量5%～50%的接枝助劑、泡沫質(zhì)量0.05%～2%的交聯(lián)劑。該種吸油材料對(duì)氯仿、92#汽油、二甲苯、液體石蠟和石油醚的平衡吸附時(shí)間均小于3min;循環(huán)吸附50次后，吸附倍率下降不超過(guò)7%。盛英健、張振江[3]等人提出了新的制備工藝，將硅烷接枝到粗化后的聚氨酯泡沫上得到功能化聚氨酯泡沫，再將其浸漬到含異氰酸酯基團(tuán)的有機(jī)硅烷溶液中反應(yīng)30-120min，經(jīng)乙醇洗滌后可得到超疏水親油的聚氨酯泡沫吸油材料。其對(duì)氯仿、92#汽油、正己烷、石油醚循環(huán)吸附100次后的吸油倍率與初始吸油倍率制備均維持在90%以上。

3 聚氨酯吸油材料的再生

相對(duì)于無(wú)機(jī)材料或生物質(zhì)材料等傳統(tǒng)的吸油材料，聚氨酯吸油材料制備成本更高，所以對(duì)其重復(fù)利用率提出了更高的要求。高重復(fù)利用率在間接降低生產(chǎn)成本的同時(shí)，還可以根據(jù)吸附對(duì)象的品類(lèi)進(jìn)行選擇性處理或回收。常用的再生方法如熱脫附法、溶劑置換法、蒸餾法、表面活性劑法等各自均存在優(yōu)勢(shì)和局限性，所以要對(duì)具體的吸附材料及吸附對(duì)象采用恰當(dāng)?shù)脑偕椒ā?/p>

常夢(mèng)潔[4]等利用Fe3O4的磁力特性，使聚氨酯吸油材料具備磁響應(yīng)能力，為吸油材料的脫附和再生提供了便利。武元鵬[5]等在聚氨酯泡沫材料上修飾了羧甲基纖維素鈉、Fe3+，新材料同樣具備磁性和磁分選特性。張振江[3]等通過(guò)接枝官能團(tuán)增加了聚氨酯材料的疏水性，在其飽和后，僅通過(guò)擠壓等簡(jiǎn)單操作便可實(shí)現(xiàn)媳婦對(duì)象的脫附。孔麗穎[6]等通過(guò)改性提升了原材料的耐熱性，使其在使用熱脫附法或蒸餾法進(jìn)行再生時(shí)，降低了再生過(guò)程對(duì)吸油材料及其吸油性能的影響。

4 結(jié)論

首先，聚氨酯吸油材料應(yīng)針對(duì)其利用效率繼續(xù)改進(jìn)。可以對(duì)于現(xiàn)有吸油材料的局限性進(jìn)行有針對(duì)性的改良，重點(diǎn)提升其吸附效率和重復(fù)利用率。另外，吸油材料的研究并不局限于聚氨酯材料，在改良現(xiàn)有吸油材料的同時(shí)，還要探索其他高效、廉價(jià)、易得的基礎(chǔ)材料或廢棄物，并在其基礎(chǔ)上改性以獲得超疏水親油、重復(fù)利用率高的新型吸附材料。

其次，針對(duì)其局限性，尤其是聚氨酯吸油材料作為高吸油樹(shù)脂的一種，其難降解的缺點(diǎn)需要引起重視。目前大部分聚氨酯吸油材料的研究進(jìn)展僅局限于實(shí)驗(yàn)室階段，在吸附過(guò)程結(jié)束后均可100%回收，但在大規(guī)模應(yīng)用過(guò)程中情況可能會(huì)有所不同。所以在現(xiàn)有聚氨酯吸油的材料的具體應(yīng)用過(guò)程中，在吸附過(guò)程結(jié)束后，要嚴(yán)格保證吸油材料的回收，避免二次污染。所以還要繼續(xù)研究新材料，簡(jiǎn)化吸油材料的回收步驟，同時(shí)，也要對(duì)現(xiàn)有吸油材料的具體應(yīng)用進(jìn)行探索。

隨著各種吸油材料的廣泛應(yīng)用，聚氨酯吸油材料的應(yīng)用不應(yīng)再局限于傳統(tǒng)的應(yīng)用場(chǎng)景，應(yīng)在更多方面體現(xiàn)其價(jià)值。其既可以用于少量有機(jī)溶劑回收，也可用于大面積的溢油事故和大體積的工、農(nóng)業(yè)及生活含油廢水的處理。

參考文獻(xiàn)：

[1]魏徵，王源升，王方超，余紅偉.聚氨酯軟泡的泡孔結(jié)構(gòu)與吸油倍率[J].聚氨酯工業(yè)，2016，31（06）：44-46.

[2]祝麗荔，張振江，陳厚，薛眾鑫，馮陽(yáng)，畢進(jìn)東，溫彩云，鄭蘇彬，婁偉.一種提高聚氨酯泡沫吸油性能的方法[P].CN108383951A，2018-08-10.

[3]盛英健，張振江，陳艷艷，祝麗荔，李旭，楊述，王春林.一種耐用型超疏水聚氨酯泡沫材料的制備方法[P].CN110204780A，2019-09-06.

[4]常夢(mèng)潔，宋丹陽(yáng)，董潔，周甜，薛騰飛，何金星，劉俊.磁響應(yīng)聚氨酯海綿的制備及吸油性能研究[J].化工新型材料，2017，45（02）：239-241.

[5]武元鵬，周昌亮，薛詩(shī)山，李川，林元華，鄭朝暉，丁小斌.羧甲基纖維素鈉修飾的聚氨酯泡沫制備磁性吸油材料[J].高分子學(xué)報(bào)，2017（03）：516-523.

[6]孔麗穎.改性聚氨酯泡沫復(fù)合材料的制備及其在染料吸附和油水分離中的應(yīng)用[D].江蘇大學(xué)，2017.

作者簡(jiǎn)介：孫皓（1995-），漢族，濟(jì)南濟(jì)陽(yáng)人，碩士研究生在讀，研究方向：水污染控制。