一种胶原纤维基超亲油泡沫材料及制备方法和应用

本发明涉及材料，具体涉及一种胶原纤维基超亲油泡沫材料及制备方法和应用。

背景技术：

1、油包水乳液废水是工业生产中经常产生和排放的一类典型乳液废水（qian x,bai y, wang y, et al. a green and universal approach to impart surfacesuperhydrophobicity to max phases for highefficiency separation of waterinoil emulsions[j]. separation and purification technology, 2026, 396:137946.）。通常，传统油水分离方法难以对粒径小、稳定性好的油包水纳乳液进行有效分离（xiang q,liu y, wang b, et al. a universal strategy for efficient separation fromsingle emulsion separation to oilinwater and waterinoil mixed emulsions[j]. separation and purification technology, 2024, 354(8): 129517.）。为此，亟需开发新型高性能的乳液分离材料用于实现对油包水纳乳液的高效率和高通量分离。

2、胶原纤维是一种两亲性天然高分子纤维（cao y, zheng w, hao b, et al.structural engineeringenabled joule heating effect cooperated with capillaryeffect toward fast spreading of droplets for highflux separation of viscousemulsion[j]. small methods, 2023, 7(11):202300513.），有望用于开发具有浸润选择性的新型乳液分离材料。此外，胶原纤维具有从微米到纳米尺度的多层级纤维结构，该结构在强化传质效率方面具有显著优势，可用于提高分离通量（cui y, wang y, hao b, etal. wateroil dualchannels enabled exceptional antifouling performances forseparation of emulsified oil pollutant[j]. journal of hazardous materials,2023, 449:131012.）。因此，利用聚氨酯作为发泡剂，有望开发以胶原纤维作为纤维骨架材料，且具有超亲油性和油下疏水性的新型生物基多孔泡沫乳液分离材料。然而，直接利用聚氨酯作为发泡剂对胶原纤维进行发泡处理时，胶原纤维与聚氨酯发泡体系的界面亲和性差，易出现发泡不均、孔结构塌陷等问题，胶原纤维难形成孔隙结构发达，分布均匀的泡沫分离材料。

3、鉴于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决以上任一个技术问题，而提供了一种胶原纤维基超亲油泡沫材料及制备方法和应用。

2、为实现上述目的，本发明采用的第一个技术方案为：

3、一种胶原纤维基超亲油泡沫材料，包括由表面吸附有聚氧乙烯醚类表面活性剂的改性胶原纤维、去离子水和聚氨酯发泡剂进行非均相发泡制备得到；所述超亲油泡沫材料具有胶原纤维作为骨架的高孔隙率多孔结构，且具有超亲油性和油下疏水性。

4、优选的，所述聚氧乙烯醚类表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚。

5、优选的，所述聚醚多元醇为弹性体聚醚多元醇，所述异氰酸酯为多亚甲基多苯基多异氰酸酯。

6、优选的，所述超亲油泡沫材料中胶原纤维的质量占比为60%~80%。

7、本发明采用的第二个技术方案为：

8、胶原纤维基超亲油泡沫材料的制备方法，包括以下步骤：

9、将胶原纤维加入含聚氧乙烯醚类表面活性剂的水中，使表面活性剂吸附于胶原纤维表面，得到改性胶原纤维；

10、将所述改性胶原纤维与水、聚醚多元醇及异氰酸酯于室温混合进行非均相发泡。

11、优选的，所述改性胶原纤维制备时，胶原纤维、聚氧乙烯醚类表面活性剂与去离子水的质量比为10~20:1:100。

12、优选的，所述改性胶原纤维与聚氨酯发泡剂的质量比为1.0:1.8～1.0:2.3，改性胶原纤维与去离子水的质量比为1.0:1.8～1.0:2.5。

13、本发明采用的第三个技术方案为：

14、胶原纤维基超亲油泡沫材料在油包水乳液分离中的应用。

15、优选的，所述乳液分离的方法为：将胶原纤维基超亲油泡沫材料进行装柱，采用柱分离法对油包水乳液进行分离。

16、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

17、1、本发明采用聚氧乙烯醚类表面活性剂对胶原纤维进行表面吸附改性，显著改善了胶原纤维与聚氨酯发泡剂之间的界面亲和性，使得改性胶原纤维能够进行非均相发泡，并在发泡体中均匀分散；与未改性胶原纤维直接发泡相比，改性胶原纤维进行非均相发泡的均匀性显著改善，所得超亲油泡沫材料中胶原纤维含量可达60%~80%，可在乳液分离时充分发挥胶原纤维多层级纤维结构的高效传质优势。

18、2、本发明所制备的胶原纤维基超亲油泡沫材料具有超亲油性和油下疏水性，这两种特殊浸润性的组合使得胶原纤维基超亲油泡沫材料在油包水乳液分离时可对乳液进行高效破乳获得高分离效率，同时允许油相高效通过并高选择性捕获和存储水分散相，从而实现高通量分离且避免材料孔道堵塞而实现长期稳定分离。

19、3、本发明建立了胶原纤维的室温非均相发泡法，在室温下即可完成发泡和成型，制备工艺简便、能耗低；所得泡沫材料具有高孔隙结构，保留了胶原纤维天然的多层级纤维结构和高效传质特点，在柱分离油包水乳液时表现出超高的分离效率和分离通量，且经多次循环使用和连续运行后性能保持稳定。

1.一种胶原纤维基超亲油泡沫材料，其特征在于，由吸附有聚氧乙烯醚类表面活性剂的改性胶原纤维、去离子水和聚氨酯发泡剂进行非均相发泡制备；所制备超亲油泡沫材料具有由胶原纤维作为骨架的高孔隙率多孔结构，且具有超亲油性和油下疏水性。

2.如权利要求1所述的胶原纤维基超亲油泡沫材料，其特征在于，所述聚氧乙烯醚类表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚。

3.如权利要求1所述的胶原纤维基超亲油泡沫材料，其特征在于，所述泡沫材料中胶原纤维的质量占比为60%~80%。

4.如权利要求1~3任一所述胶原纤维基超亲油泡沫材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述改性胶原纤维与聚氨酯发泡剂的质量比为1.0:1.8~1.0:2.3，改性胶原纤维与去离子水的质量比为1.0:1.8~1.0:2.5。

6.如权利要求1~4任一所述胶原纤维基超亲油泡沫材料或权利要求3所述的制备方法制备得到的胶原纤维基超亲油泡沫材料在油包水乳液分离中的应用。

7.如权利要求6所述的应用，其特征在于，所述乳液分离的方法为：将胶原纤维基超亲油泡沫材料进行装柱，采用柱分离法对油包水乳液进行分离。