专利摘要

本发明提供一种超疏水且具有油水分离功能的开孔材料，以反式‑1，4‑聚异戊二烯、溶剂、相分离剂组成，采用热致相分离与溶胶凝胶法并用的方法，得到TPI凝胶，之后梯度真空干燥后，制备得到开孔的TPI块状海绵材料，此材料疏水吸油、质轻，具有优异的油水分离效果，且其同时具有耐酸碱，耐腐蚀，耐盐，耐臭氧等优异效果，可以用于油水分离或者原油泄漏处理等领域，具有广阔的使用价值。

权利要求

1.一种超疏水且具有油水分离功能的开孔材料，其特征在于，由以下组分按重量份组成：TPI：100份，溶剂：800-1500份；相分离剂：100-250份；其制备的具体步骤为：(1)将TPI固体颗粒放入带有溶剂的烧瓶中，在水浴中搅拌，使TPI充分溶解；(2)向TPI溶液中加入部分相分离剂，搅拌一段时间后倒出至模具中；(3)在盛有TPI溶液的模具中加入剩余相分离剂，密封后冷藏，经过一定时间后形成TPI凝胶；(4)将TPI凝胶材料倒出，放置在真空烘箱中，通过梯度升温法对其升温及抽真空，最终制得超疏水且具有油水分离功能的TPI块状开孔材料。

2.根据权利要求1所述的一种超疏水且具有油水分离功能的开孔材料，其特征在于，所述溶剂为甲苯、二甲苯、二氯甲烷、三氯甲烷中的任一种；所述相分离剂为去离子水、无水乙醇、甲醇，正丁醇中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的一种超疏水且具有油水分离功能的开孔材料，其特征在于，所述相分离剂分两次加入，第一次加入的相分离剂的量决定了TPI颗粒的大小，第二次相分离剂的加入是用来置换混合物中的有机溶剂。

4.根据权利要求1所述的一种超疏水且具有油水分离功能的开孔材料，其特征在于，所述模具可以为各种不规则容器。

5.根据权利要求1所述的一种超疏水且具有油水分离功能的开孔材料，其特征在于，步骤1)中水浴温度设为30-80℃，搅拌时间为1-10h，步骤2)中搅拌时间为0.5-1.5h，步骤3)中置换时间为8-50h，步骤4)中梯度升温的温度变化区间为5-60℃。

6.根据权利要求1所述的一种超疏水且具有油水分离功能的开孔材料，其特征在于，所述冷藏条件为-10-8℃，冷藏时间为0.5-5h。

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种质轻、超疏水、油水分离的开孔反式-1，4-聚异戊二烯(TPI)的制备方法。

技术背景

开孔材料的泡孔之间是互相连通的，具有较高的孔隙率，单维以及三维结构都能通过气体或液体。开孔发泡材料因其特殊的结构，使其具有吸声、超疏水、油水分离等功能。现如今，由于水体污染及石油泄露等问题使得开孔材料在油水分离领域的研究较为广泛，但实现油水分离的前提是材料必须疏水亲油，大多数研究学者热衷于油水分离膜的制备，在开孔材料油水分离功能的研究相对较少，当开孔材料的孔径为微纳米级别时，开孔结构便可构筑成为微纳米粗糙结构，从而具备超疏水功能。

超疏水材料被成功的应用于防雾、自清洁、油水分离等领域。固体材料表面的润湿性主要通过化学成分及几何微观结构进行控制。超疏水表面的制备主要通过以下两种方案进行：一种是在材料表面上构筑微纳米级粗糙结构；另一种是采用低表面能物质在粗糙结构上进行修饰，如通过气相沉积法将聚二甲基硅氧烷沉积到材料表面制备超疏水表面。现如今，已经开发出许多用来制备粗糙表面的方法，包括相分离法、模版印刷法、电纺法、溶胶-凝胶法、模板挤压法、等离子体刻蚀法、拉伸法和腐蚀法等。水与材料表面形成的接触角(CA)常被用来作为一个固体表面疏水能力的评判标准，接触角大于150°、滚动角小于10°的称为超疏水表面。TPI自身为耐酸碱、耐腐蚀及耐臭氧的高分子材料，若能制备出微纳米级别的开孔TPI，便可在油水分离等领域得到广泛的应用。

现如今，众多研究学者采用相分离法制备具有油水分离功能的无机填料及聚合物微孔薄膜，但是制备开孔海绵状超疏水油水分离材料的研究相对较少，尤其是对于具有耐酸碱，耐腐蚀，耐盐，耐臭氧，形状记忆且可重复利用的性能优异的TPI的开孔油水分离材料的制备未有报道，因此本发明具有重要的研究价值。

发明内容

本发明的目的是提供一种TPI开孔材料，尤其是一种具有油水分离功能的超疏水TPI开孔材料，具有优异的油水分离，耐酸碱，耐老化及质轻等特点。

一种具有油水分离功能的超疏水TPI开孔材料，其特征在于由以下组分按重量份组成：TPI：100份，有机溶剂：800-1500份；相分离剂：100-250份，所述有机溶剂为甲苯、二甲苯、二氯甲烷、三氯甲烷中的一种；所述相分离剂为去离子水、无水乙醇、甲醇及正丁醇中的一种或多种。

其中，制备步骤包括：

1)聚合物的溶解：将水浴锅温度设为一定温度并保持不变，加入有机溶剂在三颈烧瓶中，打开搅拌桨，再加入适量TPI颗粒；搅拌一段时间使TPI充分溶解；

2)加入相分离剂：向溶解了的TPI溶液中加入适量相分离剂，搅拌一段时间后倒出至小烧杯中；

3)形成凝胶：将无水乙醇倒入烧杯中并用保鲜膜将其密封，无水乙醇的加入是用来置换混合物中的二氯甲烷溶剂，最后将烧杯放进冰箱冷藏室内，温度为6℃，经过一定时间的置换后形成凝胶；

4)成型干燥：将材料倒出，放置在真空烘箱中，通过梯度升温法对其升温及抽真空，最终制得TPI开孔材料。

其中，步骤1)中水浴锅温度设为30-50℃，搅拌时间为3-10小时。

其中，步骤2)中搅拌时间为0.5-1.5小时。

其中，步骤3)中置换时间为10-50小时。

其中，步骤4)中梯度升温的温度变化区间为5-60℃，真空度为5-120。

本发明的有益效果是：与现有产品相比，本发明采用的原材料TPI具有耐酸碱、耐盐、耐腐蚀等特性，不仅质轻还具有较高的孔隙率，表面、脆断面及撕裂面均具有超疏水功能，油水分离能力较为突出，使用过程中，可将大块样品撕碎使用，不影响疏水吸油效果，可以重复利用，便于回收。

附图说明

图1是实施例1中TPI开孔材料表面的扫描电子显微镜图片；

图2是实施例1中TPI开孔材料撕裂面的扫描电子显微镜图片；

图3是实施例1中TPI开孔材料撕裂面的接触角；

图4是实施例2中TPI开孔材料表面的扫描电子显微镜图片；

图5是实施例2中TPI开孔材料撕裂面的扫描电子显微镜图片；

图6是实施例2中TPI开孔材料撕裂面的接触角；

图7是实施例3中TPI开孔材料表面的扫描电子显微镜图片；

图8是实施例3中TPI开孔材料撕裂面的扫描电子显微镜图片；

图9是实施例2中TPI开孔材料的吸油效果图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：按质量配比称取TPI：二甲苯：去离子水＝1:12:1.5，将水浴温度设为40℃(恒温)，加入二氯甲烷在三颈烧瓶中，打开搅拌桨，再加入适量TPI颗粒；搅拌3h使TPI充分溶解，之后加入适量无水乙醇，搅拌半个小时后倒出至小烧杯中。随后将无水乙醇倒入烧杯中并用保鲜膜将其密封，最后将烧杯放进冰箱冷藏室内，温度为6℃，经过24h后，将材料倒出，放置在真空烘箱中，通过梯度升温法对其升温及抽真空，最终制得TPI开孔材料。材料的撕裂面的接触角大于150°，见图1至图3，具有超疏水及油水分离的功能，2.5g的TPI样品在250s内便可吸收自身重量1.3倍的食用油，包含有食用油的样品仍具有较强的疏水能力。

实施例2：按质量配比称取TPI：二氯甲烷：无水乙醇＝1:12:1.5，将水浴温度设为36℃(恒温)，加入二氯甲烷在三颈烧瓶中，打开搅拌桨，再加入适量TPI颗粒；搅拌3h使TPI充分溶解，之后加入适量无水乙醇，搅拌半个小时后倒出至小烧杯中。随后将无水乙醇倒入烧杯中并用保鲜膜将其密封，最后将烧杯放进冰箱冷藏室内，温度为6℃，经过24h后，将材料倒出，放置在真空烘箱中，通过梯度升温法对其升温及抽真空，最终制得TPI开孔材料。材料的表面及撕裂面具有超疏水功能，接触角均大于150°，见图4至图6，另外从图9中可以发现，2.3g的TPI样品在240s内便可吸收自身重量1.5倍的正己烷(加入少量苏丹Ⅲ，以区分油相与水相)，具有较强的油水分离的功能，包含有有机溶剂的样品仍具有较强的疏水能力。

实施例3：按质量配比称取TPI：二氯甲烷：甲醇＝1:12:1.5，将水浴温度设为35℃(恒温)，加入二氯甲烷在三颈烧瓶中，打开搅拌桨，再加入适量TPI颗粒；搅拌3h使TPI充分溶解，之后加入适量无水乙醇，搅拌半个小时后倒出至小烧杯中。随后将无水乙醇倒入烧杯中并用保鲜膜将其密封，最后将烧杯放进冰箱冷藏室内，温度为6℃，经过24h后，将材料倒出，放置在真空烘箱中，通过梯度升温法对其升温及抽真空，最终制得TPI开孔材料。材料的撕裂面的接触角大于150°，其表面结构图见图7和图8，具有超疏水及油水分离的功能，2g的TPI样品在220s内便可吸收自身重量1.6倍的汽油，包含有汽油的样品仍具有较强的疏水能力。

上述实施例中所得材料的表面及撕裂面的接触角(CA)如表1所示：

表1

一种超疏水且具有油水分离功能的开孔材料专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。