聚氨酯/聚偏氟乙烯六氟丙烯纳米纤维疏水海绵的制备及吸油性能研究

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2021.02.008

中国塑料 ›› 2021, Vol. 35 ›› Issue (2): 46-51.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2021.02.008

聚氨酯/聚偏氟乙烯六氟丙烯纳米纤维疏水海绵的制备及吸油性能研究

刘志¹^,²(), 黄孝海¹, 高冰¹, 吴波², 阮芳涛¹

^1.安徽工程大学纺织服装学院，安徽芜湖 241000
^2.中电科芜湖钻石飞机制造有限公司，安徽芜湖 241000

收稿日期:2020-08-17 出版日期:2021-02-26 发布日期:2021-02-22
基金资助:
国家自然科学基金(52003002);芜湖市科技计划项目(2018yf47);安徽省纺织结构复合材料国际联合研究中心开放基金(2021ACTC05)

Preparation and Oil Absorption Property of Polyurethane/Polyvinylidene Fluoride Hexafluoropropylene Nanofiber Hydrophobic Sponge

LIU Zhi¹^,²(), HUANG Xiaohai¹, GAO Bing¹, WU Bo², RUAN Fangtao¹

^1.School of Textile and Garment，Anhui Polytechnic University，Wuhu 241000，China
^2.CECT Wuhu Diamond Aircraft Manufacture Co，Ltd，Wuhu 241000，China

Received:2020-08-17 Online:2021-02-26 Published:2021-02-22
Contact: LIU Zhi E-mail:liuzhi@ahpu.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

在较小接受距离6 cm和高相对湿度90 %下，通过静电纺丝技术，成功制备聚偏氟乙烯六氟丙烯（PVDFHFP）纳米纤维功能化商用聚氨酯疏水吸油复合海绵。采用扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪和X射线衍射仪对材料的形貌结构进行表征，并研究了复合海绵的吸油性能。结果表明，由于N，N-二甲基甲酰胺（DMF）溶剂的作用，PVDFHFP纳米纤维与聚氨酯在界面处有部分溶解混合，从而达到较强结合力。功能化后复合海绵具备疏水特性和优良吸油能力；吸油能力分别为：橄榄油30.8 g/g、润滑油25.2 g/g、二甲基硅油16.8 g/g、正己烷26.4 g/g；同时，该海绵具备优异的重复使用性，连续使用50次，吸油量仍能保持原有的97.2 %。

关键词: 疏水, 海绵, 聚氨酯, 吸油, 聚偏氟乙烯?六氟丙烯

Abstract:

A type of hydrophobic/oleophilic functional commercial sponges based on polyurethane （PU）/poly（vinylidene fluoride hexafluoropropylene）（PVDFHFP） nanofibers composites was successfully prepared through an electrospinning technology at a high relative humidity of 90 % and a short collection distance of 6 cm. The morphology and structure of the composite sponge were characterized by SEM， FTIR and XRD， and its oil absorption performance was investigated. The results indicated that the PVDF-HFP nanofibers and PU were partially dissolved and mixed at the interface due to the solvent action of N， N-dimethyl formamide， resulting in a strong binding force. The sponges exhibited excellent hydrophobic properties and a good oil absorption ability with an oil absorption capacity of 30.8 g/g for olive oil， 25.2 g/g for lubricating oil， 16.8 g/g for dimethyl silicone oil and 26.4 g/g for n-hexane. The sponges also showed an excellent reusability， and their oil absorption could still maintain 97.2 % of the original capacity after 50 times cycles.

Key words: hydrophobicity, sponge, polyurethane, oil absorption, polyvinylidene fluoride hexafluoropropylene

中图分类号:

TQ323

刘志, 黄孝海, 高冰, 吴波, 阮芳涛. 聚氨酯/聚偏氟乙烯六氟丙烯纳米纤维疏水海绵的制备及吸油性能研究[J]. 中国塑料, 2021, 35(2): 46-51.

LIU Zhi, HUANG Xiaohai, GAO Bing, WU Bo, RUAN Fangtao. Preparation and Oil Absorption Property of Polyurethane/Polyvinylidene Fluoride Hexafluoropropylene Nanofiber Hydrophobic Sponge[J]. China Plastics, 2021, 35(2): 46-51.

图/表 9

纺丝参数	浓度/%	电压/kV	湿度/%	温度/°C	接收距离/cm
数值	18	18	90	20	6

表1 聚氨酯/PVDF?HFP纳米纤维疏水海绵制备参数

Tab. 1 The preparation parameters of PU/hydrophobic PVDF?HFP nanofiber sponge

图1 聚氨酯/PVDF?HFP纳米纤维疏水海绵制备过程示意图

Fig.1 The schematic diagram of preparation of PU/hydrophobic PVDF?HFP nanofiber sponge

图2 聚氨酯海绵、聚氨酯/PVDF?HFP海绵形貌及润湿性能

Fig.2 The morphology and wettability of PU sponge and PU/PVDF?HFP sponge

图3 聚氨酯/PVDF?HFP纳米纤维海绵的FTIR谱图

Fig.3 FTIR spectrum of PU/PVDF?HFP nanofiber sponge

图4 聚氨酯/PVDF?HFP纳米纤维海绵的XRD谱图

Fig.4 XRD spectrum of PU/PVDF?HFP nanofiber sponge

图5 聚氨酯/PVDF?HFP纳米纤维海绵吸油过程

Fig.5 The oil absorption process of PU/PVDF?HFP nanofiber sponge

图6 聚氨酯/PVDF?HFP纳米纤维海绵吸油能力

Fig.6 The oil absorption property of PU/PVDF?HFP nanofiber sponge

图7 聚氨酯/PVDF?HFP纳米纤维海绵弹性恢复性

Fig.7 The elastic recovery property of PU/PVDF?HFP nanofiber sponge

图8 聚氨酯/PVDF?HFP纳米纤维海绵重复使用性

Fig.8 The reusability of PU/PVDF?HFP nanofiber sponge

参考文献 13

1	杜国勇，朱成旺，曾文强，等. 石墨烯复合改性海绵的制备及其吸油性能［J］. 环境工程学报， 2018， 12（3）：741⁃750.
	DU G Y， ZHU C W， ZENG W Q， et al. Preparation and Oil Absorption Properties of Graphene Composite Modified Sponge［J］. Chinese Journal of Environmental Engineering， 2018， 12（3）：741⁃750.
2	程千会，刘长松. 用于油水分离的超疏水氧化锌海绵的制备及其性能［J］. 中国表面工程， 2018， 31（1）：148⁃155.
	CHENG Q H， LIU C S. Fabrication and Properties of Superhydrophobic ZnO Sponge for Oil⁃Water Separation［J］. China Surface Engineering， 2018， 31（1）：148⁃155.
3	王伟，潘海峰，陆愈实，等. 吸油型聚氨酯泡沫材料的制备及其油水分离性能研究［J］. 武汉大学学报（工学版）， 2017， 50（5）：727⁃732.
	WANG W， PAN H F， LU Y S， et al. Fabrication of Oil Absorptive Polyurethane Foam and Study of Its Properties for Oil/Water Separation［J］. Engineering Journal of Wuhan University， 2017， 50（5）：727⁃732.
4	常梦洁，刘俊. 二硫化钼纳米片修饰聚氨酯海绵及吸油性能研究［J］. 人工晶体学报， 2017， 46（1）：134⁃138.
	CHANG M J， LIU J. Preparation and Oil Absorption Properties of MoS₂⁃Modified PU Sponge［J］. Journal of Synthetic Crystals， 2017， 46（1）：134⁃138.
5	程千会. 超疏水超亲油聚氨酯海绵的制备及其在油水分离方面的应用［D］. 青岛理工大学， 2018.
6	邵水源，张洋，杜珣涛，等. 静电纺丝法制备聚乙烯吡咯烷酮/含氢硅油复合纤维膜及气体过滤性能的研究［J］. 塑料工业， 2017， 45（5）：31⁃34.
	SHAO S Y， ZHANG Y， DU X T， et al. On Preparation of Polyvinyl Pyrrolidone/Hydrogen Silicone Composite Fiber Membrane by Electrostatic Spinning and Its Filtering Properties［J］. China Plastics Industry， 2017， 45（5）：31⁃34.
7	GE J L， ZONG D D， JIN Q， et al. Biomimetic and Superwettable Nanofibrous Skins for Highly Efficient Separation of Oil⁃in⁃Water Emulsions［J］. Advanced Functional Materials， 2018， 28（10）：1 705 051.
8	WANG Z， MA H Y， CHU B， et al. Super⁃Hydrophobic Polyurethane Sponges for Oil Absorption［J］. Separation Science and Technology， 2017， 52（2）：221⁃227.
9	LIN B， CHEN J， LI Z T， et al. Superhydrophobic Modification of Polyurethane Sponge for the Oil⁃Water Separation［J］. Surface and Coatings Technology， 2019， 359：216⁃226.
10	程千会，刘长松，刘盛友. 超疏水聚硅氧烷/聚氨酯海绵的制备及其油水分离特性的研究［J］. 材料研究与应用， 2017， 11（4）：230⁃235.
	CHENG Q H， LIU C S， LIU S Y. Fabrication of Superhydrophobic Polysiloxane/Polyurethane Sponge and Its Oil⁃Water Separation［J］. Materials Research and Application， 2017， 11（4）：230⁃235.
11	LIU F T， PAN Q M. Facile Fabrication of Robust Ice⁃Phobic Polyurethane Sponges［J］. Advanced Materials Interfaces， 2015， 2（15）：1500219.
12	刘江河. 锌离子导电PVDF⁃HFP基聚合物电解质薄膜的制备及性能研究［D］.哈尔滨工业大学， 2019.
13	赵博. 熔喷非织造布材料吸油性能的研究及分析［J］. 聚酯工业， 2017， 30（1）：24⁃29.
	ZHAO B. Testing and Analysis of the Oil Absorption Performances of Melt Blown Nonwoven Material［J］. Polyester Industry， 2017， 30（1）：24⁃29.

[1]	朱子轩, 刘海芬, 范家钊, 李华锋, 王力新. 光伏背板粘接材料和共挤粘接技术研究进展[J]. 中国塑料, 2022, 36(7): 174-186.
[2]	周舒毅, 朱敏, 刘忆颖, 曹舒惠, 蔡启轩, 聂慧, 张玉霞, 周洪福. 高分子止血材料研究进展[J]. 中国塑料, 2022, 36(7): 74-84.
[3]	李凯泽, 辛勇. 改性碳纳米管增强热塑性聚氨酯复合材料的性能研究[J]. 中国塑料, 2022, 36(6): 1-5.
[4]	陈亮, 张萍波, 蒋平平, 包燕敏, 高学文, 夏嘉良. 基于二硫键的自修复水性聚氨酯的制备与性能研究[J]. 中国塑料, 2022, 36(6): 46-53.
[5]	冯秀, 沈颖, 许胜. 五价有机铋的合成及其在聚氨酯中的应用[J]. 中国塑料, 2022, 36(5): 104-109.
[6]	雷经发, 沈强, 刘涛, 孙虹, 尹志强. 熔融沉积工艺参数对热塑性聚氨酯弹性体静动态力学性能的影响[J]. 中国塑料, 2022, 36(5): 29-35.
[7]	罗军, 黄宏升, 叶晓兰, 任军, 聂胜强, 王壹, 张春梅, 刘渊. 吡啶基聚氨酯的制备及其自修复性能研究[J]. 中国塑料, 2022, 36(5): 47-52.
[8]	张书诚, 唐文斌, 于天娇, 徐珍珍, 邢剑. 不同含量配比制备聚氨酯泡沫及其性能研究[J]. 中国塑料, 2022, 36(3): 104-109.
[9]	黎玉山, 李杰. PDMS耐久性超疏水表面的研究进展[J]. 中国塑料, 2022, 36(3): 167-176.
[10]	仇洪波. 基于仿生学的木材超疏水表面改性研究进展[J]. 中国塑料, 2022, 36(2): 182-196.
[11]	刘雷, 杨建军, 吴庆云, 吴明元, 张建安, 刘久逸. 聚酯型双键封端聚氨酯预聚物的合成及其在团状模塑料中的应用[J]. 中国塑料, 2021, 35(9): 34-39.
[12]	顾晓华, 吕士伟, 刘思雯, 王佳佳, 康媛媛. 废旧聚氨酯硬质泡沫塑料的降解回收及再利用[J]. 中国塑料, 2021, 35(8): 105-111.
[13]	李亚森, 尚玉栋, 贺江平, 张翔, 董涧锟, 宋然. 多壁碳纳米管在聚氨酯基涂覆材料中分散性能的研究[J]. 中国塑料, 2021, 35(7): 18-24.
[14]	彭建文, 刘新亮, 肖崇, 宋强, 彭中朝, 黄若森, 唐刚. 热塑性聚氨酯/微胶囊化聚磷酸铵/氢氧化铝复合材料的制备及性能研究[J]. 中国塑料, 2021, 35(7): 36-42.
[15]	王维, 王冬, 东为富. 新型疏水聚氨酯硬质泡沫的绿色制备及其性能研究[J]. 中国塑料, 2021, 35(4): 23-29.

聚氨酯/聚偏氟乙烯六氟丙烯纳米纤维疏水海绵的制备及吸油性能研究

Preparation and Oil Absorption Property of Polyurethane/Polyvinylidene Fluoride Hexafluoropropylene Nanofiber Hydrophobic Sponge

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