聚氨酯吸油材料的研究進展

摘 要：討論了近年來聚氨酯吸油材料的研究成果和專利，對其制備和再生方法進行了歸納。同時闡述了聚氨酯吸油材料應用的現狀，并針對其局限性對其具體應用提出了建議。

關鍵詞：聚氨酯;吸油材料;疏水親油;重復利用

1 緒論

隨著石油及其產品需求量的增多，其開采、存儲、提煉、運輸和使用過程中對水的污染日益嚴重，如石油及其產品的泄露、化工產業廢水排放不當、危險廢物受雨水沖刷、有機化學試劑泄露、染料廢水排放不當等。含油廢水會對水生動植物、旅游產業等產生消極影影響，并直接或間地接對人體造成危害。傳統無機吸油材料由于其吸附效率低、易飽和、不易重復利用等局限性，逐漸被新產品所取代。人們受到吸水樹脂的啟示研制出了高吸油樹脂，高效、功能性強、用途廣泛的高吸油樹脂逐漸進入研究人員視野。

聚氨酯是聚氨基甲酸酯的簡稱，其可以作為橡膠、防水材料、黏合劑、合成皮革等多種產品的原材料。聚氨酯吸油材料作為高吸油樹脂的一種，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，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、高重復利用率使其擁有廣闊的發展前景。本文通過對近年來聚氨酯吸油材料的研究與制備進行討論，以期為其發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構使其吸附性能非常顯著，且在吸附飽和后更易解吸，重復利用率更高。魏徵[1]等制備了兩種聚氨酯泡沫吸油材料，通過提高孔徑尺寸將新材料的開通率提高，提高其吸油效率，同時證明了高開孔率對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構上含有極性基團，使其具有一定的親水性，所以在吸油的同時也會吸水，所以需要加強其親油疏水性。祝麗荔、張振江[2]等通過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提高聚氨酯泡沫疏水親油性能，接枝單體質量是聚氨酯泡沫質量的20%～100%。接枝過程中，還在反應釜內加入了聚氨酯泡沫質量2%～15%的引發劑、泡沫質量5%～50%的接枝助劑、泡沫質量0.05%～2%的交聯劑。該種吸油材料對氯仿、92#汽油、二甲苯、液體石蠟和石油醚的平衡吸附時間均小于3min;循環吸附50次后，吸附倍率下降不超過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的有機硅烷溶液中反應30-120min，經乙醇洗滌后可得到超疏水親油的聚氨酯泡沫吸油材料。其對氯仿、92#汽油、正己烷、石油醚循環吸附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

相對于無機材料或生物質材料等傳統的吸油材料，聚氨酯吸油材料制備成本更高，所以對其重復利用率提出了更高的要求。高重復利用率在間接降低生產成本的同時，還可以根據吸附對象的品類進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勢和局限性，所以要對具體的吸附材料及吸附對象采用恰當的再生方法。

常夢潔[4]等利用Fe3O4的磁力特性，使聚氨酯吸油材料具備磁響應能力，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]等通過接枝官能團增加了聚氨酯材料的疏水性，在其飽和后，僅通過擠壓等簡單操作便可實現媳婦對象的脫附。孔麗穎[6]等通過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行再生時，降低了再生過程對吸油材料及其吸油性能的影響。

4 結論

首先，聚氨酯吸油材料應針對其利用效率繼續改進。可以對于現有吸油材料的局限性進行有針對性的改良，重點提升其吸附效率和重復利用率。另外，吸油材料的研究并不局限于聚氨酯材料，在改良現有吸油材料的同時，還要探索其他高效、廉價、易得的基礎材料或廢棄物，并在其基礎上改性以獲得超疏水親油、重復利用率高的新型吸附材料。

其次，針對其局限性，尤其是聚氨酯吸油材料作為高吸油樹脂的一種，其難降解的缺點需要引起重視。目前大部分聚氨酯吸油材料的研究進展僅局限于實驗室階段，在吸附過程結束后均可100%回收，但在大規模應用過程中情況可能會有所不同。所以在現有聚氨酯吸油的材料的具體應用過程中，在吸附過程結束后，要嚴格保證吸油材料的回收，避免二次污染。所以還要繼續研究新材料，簡化吸油材料的回收步驟，同時，也要對現有吸油材料的具體應用進行探索。

隨著各種吸油材料的廣泛應用，聚氨酯吸油材料的應用不應再局限于傳統的應用場景，應在更多方面體現其價值。其既可以用于少量有機溶劑回收，也可用于大面積的溢油事故和大體積的工、農業及生活含油廢水的處理。

參考文獻：

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

[2]祝麗荔，張振江，陳厚，薛眾鑫，馮陽，畢進東，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]常夢潔，宋丹陽，董潔，周甜，薛騰飛，何金星，劉俊.磁響應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].高分子學報，2017（03）：516-523.

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

作者簡介：孫皓（1995-），漢族，濟南濟陽人，碩士研究生在讀，研究方向：水污染控制。