一种聚丙烯酰胺复合聚氨酯海绵的生产工艺的制作方法

1.本发明属于新材料制备技术领域，具体涉及一种聚丙烯酰胺复合聚氨酯海绵的生产工艺。


背景技术：

2.工业生产过程中排出的含油类物质的废水。含油废水中所含的油类物质包括天然石油、石油产品、焦油及其分馏物，以及食用动植物油和脂肪类。从对水体的污染来说，主要是石油和焦油。含油废水的来源非常广泛。除了石油开采及加工工业排出大量含油废水外，还有固体燃料热加工、纺织工业中的洗毛废水、轻工业中的制革废水、铁路及交通运输业、屠宰及食品加工以及机械工业中车削工艺中的乳化液等，其中石油工业及固体燃料热加工工业排出的含油废水为其主要来源。此外，即使在一般的生活污水中，油类和油脂也占到总有机质的10％，每人每天产生的油类和油脂可按0.015kg估算。
3.针对这类含油废水的处理方式，一般采用浮选、过滤、絮凝等方法。前两种比较好处理，而乳化油含有界面活性剂和起同样作用的有机物，油分以微米数量级大小的粒子存在，分离难度颇大。目前，乳化油废水的处理方法很多，常见的有盐析法、絮凝法、浮选法、粗粒化法、膜分离法、吸附法和生物法等。吸附法中，利用过滤材料对污水中的油脂进行吸附，然后将过滤材料取出去油后重复利用吸附。现有的吸附材料采用聚氨酯海绵，其成本较低耐腐蚀性能强，且具有较好的吸油特性，但由于其选择性差重复利用率较低，二次使用后的吸油率下降70％，导致使用成本较高。


技术实现要素：

4.为了解决现有技术存在的问题，本发明提供一种聚丙烯酰胺复合聚氨酯海绵的生产工艺，通过引入相反电荷的离子型聚丙烯酰胺，可控制备出不同离子型的聚丙烯酰胺复合聚氨酯海绵，提升海绵的疏水性能以及物理化学稳定性。
5.本发明所采用的技术方案为：
6.第一方面，本发明提供一种聚丙烯酰胺复合聚氨酯海绵的生产工艺，包括共聚和发泡两个步骤；
7.先选取原料，以重量份计包括聚醚多元醇45-75份、异氰酸酯50-80份、丙烯酰胺35-60份、引发剂5-10份、扩链剂2-5份、发泡剂2-6份以及配合剂4-8份；
8.共聚过程步骤如下：
9.将聚醚多元醇和异氰酸酯经过真空脱水后在带有温度检测功能的搅拌釜中，在通入氮气的环境中以45-55℃恒温搅拌反应4-8h后冷却至20℃以下获得聚氨酯预聚体；再将聚氨酯预聚体转移至另一搅拌釜中，并加入丙烯酰胺后搅拌形成乳化状，然后缓慢向其中加入引发剂并在60-80℃条件下恒温搅拌1-2h后获得接枝共聚物；
10.发泡过程如下：
11.将获得的接枝共聚物保温转移至准备好的发泡混合容器中，将准备好的扩链剂、
配合剂和发泡剂加入发泡混合容器中搅拌10-20min获得混合料，将混合料转移至真空箱内在30-50℃条件下负压状态静置发泡获得聚丙烯酰胺-聚氨酯海绵，最后对获得聚丙烯酰胺-聚氨酯海绵进行切块并抽样进行吸水性、吸油性检测封装成品。
12.结合第一方面，本发明提供第一方面的第一种实施方式，所述异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯中的一种。
13.结合第一方面，本发明提供第一方面的第二种实施方式，所述聚醚多元醇为环氧丙烷聚醚多元醇或四氢呋喃聚醚多元醇。
14.结合第一方面，本发明提供第一方面的第三种实施方式，所述引发剂为硫酸盐、过氧化氢、高锰酸钾、过硫酸盐中的一种。
15.结合第一方面，本发明提供第一方面的第四种实施方式，所述扩链剂包括胺类扩链剂和醇类扩链剂。
16.结合第一方面，本发明提供第一方面的第五种实施方式，所述配合剂包括阻燃剂和增塑剂。
17.结合第一方面，本发明提供第一方面的第六种实施方式，在共聚过程中，获得聚氨酯预聚体后，先向其中以0.1-0.2％的质量比添加n-甲基吡咯烷酮进行搅拌调整黏度至14-16cp，然后再将调整黏度后的聚氨酯预聚体转移至另一搅拌釜中共聚。
18.结合第一方面的第六种实施方式，本发明提供第一方面的第七种实施方式，具体步骤如下：
19.先选取原料，以重量份计包括环氧丙烷聚醚多元醇58份、甲苯二异氰酸酯65份、丙烯酰胺40份、过氧化氢5份、二甲硫基甲苯二胺2份、发泡剂5份以及阻燃剂5份；
20.将环氧丙烷聚醚多元醇和甲苯二异氰酸酯经过真空脱水后在带有温度检测功能的搅拌釜中，在通入氮气的环境中以50℃恒温搅拌反应4h后冷却至20℃以下获得聚氨酯预聚体，向聚氨酯预聚体中以0.1％的质量比添加n-甲基吡咯烷酮进行搅拌调整黏度至16cp；
21.再将调整黏度后的聚氨酯预聚体转移至另一搅拌釜中，并加入丙烯酰胺后搅拌形成乳化状，然后缓慢向其中加入过氧化氢并在60-80℃条件下恒温搅拌1-2h后获得接枝共聚物；
22.发泡过程如下：
23.将获得的接枝共聚物保温转移至准备好的发泡混合容器中，将准备好的二甲硫基甲苯二胺、阻燃剂和发泡剂加入发泡混合容器中搅拌15min获得混合料，将混合料转移至真空箱内在30℃条件下负压状态静置发泡获得聚丙烯酰胺-聚氨酯海绵，最后对获得聚丙烯酰胺-聚氨酯海绵进行切块并抽样进行吸水性、吸油性检测封装成品。
24.本发明的有益效果为：
25.本发明通过引入聚丙烯酰胺共聚形成改性接枝聚合的聚氨酯原料进行发泡，从而改善其聚氨酯海绵结构稳定性较差的问题，并进一步提高其吸油和疏水性；同时针对引入的相反电荷的离子型材料，通过优化其工艺步骤和选择的助剂，能够保证获得的发泡材料满足优化需求。
附图说明
26.图1是本发明整个生产工艺的流程图。
具体实施方式
27.下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步阐释。
28.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的材料可以以各种不同的配置来布置和设计。
29.因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
30.实施例1：
31.本实施例公开一种聚丙烯酰胺复合聚氨酯海绵的生产工艺，如图1所示，用于生产在处理高含油废水中进行油脂吸附的复合聚氨酯海绵，具体步骤如下：
32.先选取原料，以重量份计包括聚醚多元醇45-75份、异氰酸酯50-80份、丙烯酰胺35-60份、引发剂5-10份、扩链剂2-5份、发泡剂2-6份以及配合剂4-8份。
33.然后进行共聚，将聚醚多元醇和异氰酸酯经过真空脱水后在带有温度检测功能的搅拌釜中，在通入氮气的环境中以45-55℃恒温搅拌反应4-8h后冷却至20℃以下获得聚氨酯预聚体；再将聚氨酯预聚体转移至另一搅拌釜中，并加入丙烯酰胺后搅拌形成乳化状，然后缓慢向其中加入引发剂并在60-80℃条件下恒温搅拌1-2h后获得接枝共聚物。
34.再进行发泡，将获得的接枝共聚物保温转移至准备好的发泡混合容器中，将准备好的扩链剂、配合剂和发泡剂加入发泡混合容器中搅拌10-20min获得混合料，将混合料转移至真空箱内在30-50℃条件下负压状态静置发泡获得聚丙烯酰胺-聚氨酯海绵。
35.将获得的聚丙烯酰胺-聚氨酯海绵取出后按需求进行切块，并对切块的物料进行抽样检查测试，以吸水性和吸油性特征进行判断产品是否合格。
36.其中，异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯中的一种。
37.聚醚多元醇为环氧丙烷聚醚多元醇或四氢呋喃聚醚多元醇。
38.引发剂为硫酸盐、过氧化氢、高锰酸钾、过硫酸盐中的一种。
39.扩链剂包括胺类扩链剂和醇类扩链剂。
40.配合剂包括阻燃剂和增塑剂。
41.作为一种实施方式的是，对生产工艺进行优选，先选取原料，以重量份计包括环氧丙烷聚醚多元醇58份、甲苯二异氰酸酯65份、丙烯酰胺40份、过氧化氢5份、二甲硫基甲苯二胺2份、发泡剂5份以及阻燃剂5份；将环氧丙烷聚醚多元醇和甲苯二异氰酸酯经过真空脱水后在带有温度检测功能的搅拌釜中，在通入氮气的环境中以50℃恒温搅拌反应4h后冷却至20℃以下获得聚氨酯预聚体，向聚氨酯预聚体中以0.1％的质量比添加n-甲基吡咯烷酮进行搅拌调整黏度至16cp；再将调整黏度后的聚氨酯预聚体转移至另一搅拌釜中，并加入丙
烯酰胺后搅拌形成乳化状，然后缓慢向其中加入过氧化氢并在60-80℃条件下恒温搅拌1-2h后获得接枝共聚物；
42.发泡过程，将获得的接枝共聚物保温转移至准备好的发泡混合容器中，将准备好的二甲硫基甲苯二胺、阻燃剂和发泡剂加入发泡混合容器中搅拌15min获得混合料，将混合料转移至真空箱内在30℃条件下以0.02mpa负压状态静置发泡获得聚丙烯酰胺-聚氨酯海绵，最后对获得聚丙烯酰胺-聚氨酯海绵进行切块并抽样进行吸水性、吸油性检测封装成品，并将获得的检测样品作为样品组一。
43.作为一种实施方式的是，对生产工艺进行优选，先选取原料，以重量份计包括以重量份计包括四氢呋喃聚醚多元醇65份、二环己基甲烷二异氰酸酯60份、丙烯酰胺50份、硫酸盐8份、1,4-丁二醇4份、发泡剂4份以及阻燃剂7份。
44.将四氢呋喃聚醚多元醇和二环己基甲烷二异氰酸酯经过真空脱水后在带有温度检测功能的搅拌釜中，在通入氮气的环境中以50℃恒温搅拌反应4h后冷却至20℃以下获得聚氨酯预聚体，向聚氨酯预聚体中以0.1％的质量比添加n-甲基吡咯烷酮进行搅拌调整黏度至15cp；
45.再将调整黏度后的聚氨酯预聚体转移至另一搅拌釜中，并加入丙烯酰胺后搅拌形成乳化状，然后缓慢向其中加入硫酸盐并在60-80℃条件下恒温搅拌1-2h后获得接枝共聚物；
46.发泡过程如下：
47.将获得的接枝共聚物保温转移至准备好的发泡混合容器中，将准备好的1,4-丁二醇、阻燃剂和发泡剂加入发泡混合容器中搅拌15min获得混合料，将混合料转移至真空箱内在30℃条件下负压状态静置发泡获得聚丙烯酰胺-聚氨酯海绵，最后对获得聚丙烯酰胺-聚氨酯海绵，最后对获得聚丙烯酰胺-聚氨酯海绵进行切块并抽样进行吸水性、吸油性检测封装成品，并将获得的检测样品作为样品组二。
48.作为一种实施方式的是，对生产工艺进行优选，先选取原料，以重量份计包括以重量份计包括环氧丙烷聚醚多元醇70份、甲苯二异氰酸酯80份、丙烯酰胺40份、过氧化氢7份、1,4-丁二醇3份、发泡剂4份以及阻燃剂4份。
49.将环氧丙烷聚醚多元醇和甲苯二异氰酸酯经过真空脱水后在带有温度检测功能的搅拌釜中，在通入氮气的环境中以50℃恒温搅拌反应4h后冷却至20℃以下获得聚氨酯预聚体，向聚氨酯预聚体中以0.1％的质量比添加n-甲基吡咯烷酮进行搅拌调整黏度至16cp；
50.再将调整黏度后的聚氨酯预聚体转移至另一搅拌釜中，并加入丙烯酰胺后搅拌形成乳化状，然后缓慢向其中加入过氧化氢并在60-80℃条件下恒温搅拌1-2h后获得接枝共聚物；
51.发泡过程如下：
52.将获得的接枝共聚物保温转移至准备好的发泡混合容器中，将准备好的1,4-丁二醇、阻燃剂和发泡剂加入发泡混合容器中搅拌15min获得混合料，将混合料转移至真空箱内在30℃条件下负压状态静置发泡获得聚丙烯酰胺-聚氨酯海绵，最后对获得聚丙烯酰胺-聚氨酯海绵，最后对获得聚丙烯酰胺-聚氨酯海绵进行切块并抽样进行吸水性、吸油性检测封装成品，并将获得的检测样品作为样品组三。
53.其中需要说明的是，添加n-甲基吡咯烷酮进行搅拌调整黏度至16cp，是为了保证
选用不同配方形成的聚氨酯预聚体能够在与丙烯酰胺共聚时都能够保证较为稳定的分散状态，避免调整不同的配比和材料后，与丙烯酰胺共聚时因黏度的不同而影响其微相状态，即出现分离状态，没有形成稳定的化学键连接双组分的聚合物。这种形态在发泡时泡沫疏脆，发泡后产生的海绵结构不稳定，拉伸强度差，反弹性低，闭孔率高。
54.为了验证其工艺和产品的性能，从上述三组样品组中各选取10块样品，然后在市面上选取常规的聚氨酯海绵与样品组形成相同体积的块状结构作为对照组进行测试，由于是为了查看不同组分黏度对于发泡产品的影响，则；
55.再通过调整和省略相关制作工艺，以省去采用n-甲基吡咯烷酮进行黏度调整所获得的发泡海绵产品作为对比组，进行以下实验。
56.实验一：吸水性测试，准备好浸泡水槽，将样品以固定结构固定后放置在浸泡水槽内并浸泡6个小时，对其浸泡前重量w1和浸泡后重量w2进行记录并计算出质量变化率，对每个样品组的每个样品计算后获取到平均质量变化率作为吸水性测试结果，计算公式如下：
[0057][0058]
实验二：吸油性测试，与实验一步骤相同，但将浸泡水槽内的介质替换成乳化油脂，乳化油脂选用月桂酸单甘油酯，以质量变化率作为吸油性测试结果。
[0059]
然后对同个样品重复多次上述两种实验，以获取到一次、五次和十次的实验结果，记录时以最后一次的实验结果为准，结果如下：
[0060][0061][0062]
从上述实验结果可知，样品组虽然更换不同的材料，但其特性基本保留，采用相同的生产工艺，所得到的产品具有较高的稳定性和一致性，相较于对比照组，可以看出引入的聚丙烯酰胺能够有效的提高海绵的疏水性和吸油性，并且具有较高的耐化学性能和拉伸性能，能够重复多次使用后，仍然保留有一定的疏水性和吸油性，能够在处理含油污水中提供较好的吸附效果，同时能够重复使用降低使用成本。
[0063]
针对对比组，可以看到，其疏水特性和吸油特性得以保留，但重复使用后结构稳定性较差，导致其拉伸和压实后回弹效果差，且在多次使用后会溶烂变粘。
[0064]
本发明不局限于上述可选的实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品。上述具体实施方式不应理解成对本发明的保护范围的限制，本发明的保护范围应当以权利要求书中界定的为准，并且说明书可以用于解释权利要求书。

技术特征：
1.一种聚丙烯酰胺复合聚氨酯海绵的生产工艺，其特征在于：包括共聚和发泡两个步骤；先选取原料，以重量份计包括聚醚多元醇45-75份、异氰酸酯50-80份、丙烯酰胺35-60份、引发剂5-10份、扩链剂2-5份、发泡剂2-6份以及配合剂4-8份；共聚过程步骤如下：将聚醚多元醇和异氰酸酯经过真空脱水后在带有温度检测功能的搅拌釜中，在通入氮气的环境中以45-55℃恒温搅拌反应4-8h后冷却至20℃以下获得聚氨酯预聚体；再将聚氨酯预聚体转移至另一搅拌釜中，并加入丙烯酰胺后搅拌形成乳化状，然后缓慢向其中加入引发剂并在60-80℃条件下恒温搅拌1-2h后获得接枝共聚物；发泡过程如下：将获得的接枝共聚物保温转移至准备好的发泡混合容器中，将准备好的扩链剂、配合剂和发泡剂加入发泡混合容器中搅拌10-20min获得混合料，将混合料转移至真空箱内在30-50℃条件下负压状态静置发泡获得聚丙烯酰胺-聚氨酯海绵，最后对获得聚丙烯酰胺-聚氨酯海绵进行切块并抽样进行吸水性、吸油性检测封装成品。2.根据权利要求1所述的一种聚丙烯酰胺复合聚氨酯海绵的生产工艺，其特征在于：所述异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯中的一种。3.根据权利要求1所述的一种聚丙烯酰胺复合聚氨酯海绵的生产工艺，其特征在于：所述聚醚多元醇为环氧丙烷聚醚多元醇或四氢呋喃聚醚多元醇。4.根据权利要求1所述的一种聚丙烯酰胺复合聚氨酯海绵的生产工艺，其特征在于：所述引发剂为硫酸盐、过氧化氢、高锰酸钾、过硫酸盐中的一种。5.根据权利要求1所述的一种聚丙烯酰胺复合聚氨酯海绵的生产工艺，其特征在于：所述扩链剂包括胺类扩链剂和醇类扩链剂。6.根据权利要求1所述的一种聚丙烯酰胺复合聚氨酯海绵的生产工艺，其特征在于：所述配合剂包括阻燃剂和增塑剂。7.根据权利要求1所述的一种聚丙烯酰胺复合聚氨酯海绵的生产工艺，其特征在于：在共聚过程中，获得聚氨酯预聚体后，先向其中以0.1-0.2％的质量比添加n-甲基吡咯烷酮进行搅拌调整黏度至14-16cp，然后再将调整黏度后的聚氨酯预聚体转移至另一搅拌釜中共聚。8.根据权利要求7所述的一种聚丙烯酰胺复合聚氨酯海绵的生产工艺，其特征在于：具体步骤如下：先选取原料，以重量份计包括环氧丙烷聚醚多元醇58份、甲苯二异氰酸酯65份、丙烯酰胺40份、过氧化氢5份、二甲硫基甲苯二胺2份、发泡剂5份以及阻燃剂5份；将环氧丙烷聚醚多元醇和甲苯二异氰酸酯经过真空脱水后在带有温度检测功能的搅拌釜中，在通入氮气的环境中以50℃恒温搅拌反应4h后冷却至20℃以下获得聚氨酯预聚体，向聚氨酯预聚体中以0.1％的质量比添加n-甲基吡咯烷酮进行搅拌调整黏度至16cp；再将调整黏度后的聚氨酯预聚体转移至另一搅拌釜中，并加入丙烯酰胺后搅拌形成乳化状，然后缓慢向其中加入过氧化氢并在60-80℃条件下恒温搅拌1-2h后获得接枝共聚物；发泡过程如下：
将获得的接枝共聚物保温转移至准备好的发泡混合容器中，将准备好的二甲硫基甲苯二胺、阻燃剂和发泡剂加入发泡混合容器中搅拌15min获得混合料，将混合料转移至真空箱内在30℃条件下负压状态静置发泡获得聚丙烯酰胺-聚氨酯海绵，最后对获得聚丙烯酰胺-聚氨酯海绵进行切块并抽样进行吸水性、吸油性检测封装成品。

技术总结
本发明属于新材料制备技术领域，公开了一种聚丙烯酰胺复合聚氨酯海绵的生产工艺，包括共聚和发泡两个步骤；先选取原料，以重量份计包括聚醚多元醇45-75份、异氰酸酯50-80份、丙烯酰胺35-60份、引发剂5-10份、扩链剂2-5份、发泡剂2-6份以及配合剂4-8份；将聚醚多元醇和异氰酸酯恒温搅拌获得接枝共聚物；将获得的接枝共聚物保温转移至准备好的发泡混合容器中，将准备好的扩链剂、配合剂和发泡剂加入发泡混合容器中搅拌10-20min获得混合料，将混合料转移至真空箱内在30-50℃条件下负压状态静置发泡获得聚丙烯酰胺-聚氨酯海绵，最后对获得聚丙烯酰胺-聚氨酯海绵进行切块并抽样进行吸水性、吸油性检测封装成品。吸油性检测封装成品。吸油性检测封装成品。


技术研发人员：伍建军 邓宇森 邓立 曾韬
受保护的技术使用者：四川能投天府新能源研究院有限公司
技术研发日：2023.07.13
技术公布日：2023/9/6