一種光敏聚合物修飾的吸附材料及其制備方法和用圖
【技術領域】
[0001] 本發明屬于高分子復合材料技術領域，具體涉及一種具有紫外光響應性的螺吡喃 型光敏聚合物-三聚氰胺泡沫復合吸附材料、其制備方法，及其作為吸油材料的用途。
【背景技術】
[0002] 近些年來，頻繁發生的石油及有機溶劑泄露事件不僅給自然環境帶來嚴重危害， 也給社會經濟帶來巨大影響，不利于社會的循環可持續發展。目前，利用吸油材料處理泄露 的油類及有機溶劑是最經濟有效的方法之一。然而，傳統的吸油材料(如硅藻土、吸油墊、纖 維織物等）雖然成本較低但是仍存在明顯的不足：（1)吸附量小；（2)油水選擇性差；（3)保 油性差、回收效率低。因此，如何制備吸油倍率高、油水選擇性高、保油性好且可重復使用的 新型吸附材料已經成為當今的研宄熱點。
[0003] 許多科研工作者從自然界中"超疏水（superhydrophobicity)"這一現象獲取靈 感，利用諸多方法制備出一系列具有超疏水親油性質的新型吸附材料。其中，吸附材料的基 底通常選擇聚氨酯海綿、三聚氰胺泡沫、氧化石墨烯泡沫等既具有較多可修飾官能團，又具 有良好機械性能的多孔材料。而針對這些多孔材料的修飾方法則有納米沉積法、小分子表 面修飾及聚合物共聚等。
[0004] 螺吡喃（spiropyran)及其衍生物是一類重要的光敏感化合物，由于其可在紫外/ 可見光照射下實現開環/閉環的轉變，而開環/閉環又使其具有親水/親油的不同性質，因 而在吸附材料領域受到了許多研宄者的關注。已有文獻報道將螺吡喃小分子通過脫水縮合 等方法修飾到基底材料表面，獲得了在可見光下呈疏水性而在紫外光下呈親水性的功能材 料，但是該方法也存在反應效率較低等不足。因此，如果將螺吡喃功能單體與基底材料進行 引發聚合，則不僅可以提高原料利用率，同時也有望獲得可進行疏水/親水性質轉變的吸 油材料。

【發明內容】

[0005] 針對上述情況，本發明的目的是通過一種新穎的制備方法來獲得螺吡喃型智能光 敏吸附材料，以實現該吸附材料在可見光/紫外光照射下進行吸附/脫附油類及有機物的 作用。
[0006] 本發明的基本原理如下：首先利用硅烷偶聯劑(如乙條基二氣硅烷）在基底材料 (如三聚氰胺泡沫）上引入可進行聚合反應的碳碳雙鍵，然后在引發劑的引發下，與同樣含 有碳碳雙鍵的螺吡喃衍生物進行自由基共聚，最終得到基底材料上總體修飾出一層光敏聚 合物的新型吸附材料。在可見光下，所獲得的吸附材料為疏水性材料，可用于吸附泄露的油 類及有機物。吸附完畢后，利用紫外光照射，可使上述呈疏水性的吸附材料轉變成親水性材 料，利用油水排斥自動脫附油類及有機物，從而實現吸附物的回收以及吸附材料的重復使 用。
[0007] 為了達到上述目的，本發明采用如下具體技術方案： 一種螺吡喃型光敏聚合物修飾的吸附材料的制備方法，其包括如下步驟： 1) 光敏感單體的合成：在惰性氣體保護下，將螺吡喃（SP-OH)溶解于無水溶劑中，滴加 不飽和酰化試劑后，在冰浴條件下反應10~20小時，反應結束后，減壓除去溶劑，經色譜法 純化，真空干燥，得到光敏感單體，其中所述螺吡喃與不飽和酰化試劑的摩爾比為1:1. 1~3， 所述螺吡喃的結構式如下所示：
【主權項】
1. 一種螺吡喃型光敏聚合物修飾的吸附材料的制備方法，其包括如下步驟： 1) 光敏感單體的合成：在惰性氣體保護下，將螺吡喃溶解于無水溶劑中，滴加不飽和酰 化試劑后，在冰浴條件下反應10~20小時，反應結束后，減壓除去溶劑，經色譜法純化，真空 干燥，得到光敏感單體； 其中：所述螺吡喃與不飽和酰化試劑的摩爾比為1:1. 1~3,所述螺吡喃的結構式如下 所示：
2) 基底材料的修飾：按照1:400~500的浴比，將基底材料在修飾液中浸沒5~20分鐘， 取出并擠干修飾液，然后用有機溶劑洗滌，于l〇〇°C烘干，得到修飾化基底材料； 其中：所述修飾液為硅烷偶聯劑在甲苯或N，N-二甲基甲酰胺中的溶液，所述修飾液中 硅烷偶聯劑的重量百分比為〇. 5~2% ; 3) 光敏感單體與修飾化基底材料的共聚：按照1:300~500的浴比，將步驟2)中得到的 修飾化基底材料浸沒于共聚液中，反復擠壓后，在惰性氣體保護下于65~75°C反應12~24小 時，取出并擠干共聚液，然后用低極性溶劑洗滌，于l〇〇°C烘干，得到螺吡喃型光敏聚合物修 飾的吸附材料； 其中：所述共聚液為步驟1)中得到的光敏感單體和共聚引發劑在環己酮或N，N-二甲 基甲酰胺中的溶液，所述共聚液中光敏感單體的重量百分比為2~6%，共聚引發劑與光敏感 單體的摩爾比為1:70~100。
2. 根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟1)中所述溶劑選自二氯甲烷、氯 仿、甲苯中的任意一種。
3. 根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟1)中所述不飽和酰化試劑選自 2-甲基丙烯酰氯、丙烯酰氯、甲基丙烯酸酐中的任意一種。
4. 根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟2)中所述基底材料選自聚氨酯 海綿、三聚氰胺泡沫、氧化石墨烯泡沫中的任意一種。
5. 根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟2)中所述硅烷偶聯劑選自乙烯 基三氯硅烷、γ-(2-甲基丙烯酰氧基）丙基三甲氧基硅烷、β-(2-甲基丙烯酰氧基）乙基 三乙酰氧基硅烷、γ-(異戊烯酰氧基）丙基三乙氧基硅烷中的任意一種。
6. 根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟2)中所述修飾液中硅烷偶聯劑 的重量百分比為1%。
7. 根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟3)中所述反應的溫度為70°C， 時間為12小時。
8. 根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟3)中所述共聚液中光敏感單體 的重量百分比為5%，共聚引發劑與光敏感單體的摩爾比為1:70。
9. 根據權利要求1至8中任一項所述的制備方法制備的螺吡喃型光敏聚合物修飾的吸 附材料。
10.根據權利要求9所述的螺吡喃型光敏聚合物修飾的吸附材料作為吸油材料的用 途D
【專利摘要】本發明公開了一種光敏聚合物修飾的吸附材料及其制備方法和用途。具體而言，本發明的制備方法包括如下步驟：1）螺吡喃型光敏感單體的合成；2）基底材料的硅烷偶聯劑修飾；3）光敏感單體與修飾化基底材料的共聚。通過該方法制備的光敏聚合物修飾的吸附材料不僅增強了原有基底材料的油水選擇性及保油性能，同時賦予了該吸附材料光控吸附/脫附油類及有機溶劑的特性，與目前依靠機械壓力擠壓脫油的方法相比更加智能化，所受的空間及時間限制更小，易于操作。
【IPC分類】B01J20-30, B01J20-26, B01D17-022
【公開號】CN104667888
【申請號】CN201510046817
【發明人】路建美, 陳冬赟, 邢慶健
【申請人】蘇州大學
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2015年1月29日