一种胶原纤维基超两亲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两亲泡沫材料及制备方法和应用。

背景技术：

1、乳液废水因油污高分散、稳定性好，存在难有效分离和处置的问题。目前，开发具有极端浸润性的新型超浸润分离材料是实现乳化含油废水高效分离和高通量分离的重要研究方向（zhang y p, wang y j, peng y j, et al. oleophobic/hydrophobicmicroporous polystyrenebased foam with thermally stable wettability for hightemperature w/o emulsion separation[j]. chemical engineering journal, 2026,544: 178504.）。超浸润分离材料主要基于其对油相和水相显著的浸润性差异实现乳液废水高效分离（liang j m, lin s h, feng x s, et al. fabrication andcharacterization of superhydrophobic melamine foam for effective separationof immiscible and emulsified oil/water mixtures[j]. journal of porousmaterials, 2023, 30(6): 19371951.）。然而，现有超浸润分离材料通常存在制备工艺复杂，分离材料易污染，重复使用性能不佳等问题，上述问题尤其在分离复配表面活性剂稳定乳液废水时更为突出。为此，亟需开发具有分离效率高、分离通量大、抗污性能好、可多次重复使用的新型高性能超浸润分离材料。

2、胶原纤维作为天然高分子纤维，具有来源广泛、可再生、降解性好等优势，且具备从微米到纳米尺度的多层级纤维结构，这种结构有利于构建高孔隙率材料，为分离过程提供结构支撑和快速传质通道（xiao h, wang y, hao b, et al. collagen fiberbasedadvanced separation materials: recent developments and future perspectives[j]. advanced materials, 2022, 34(46):2107891.）。因此，通过对胶原纤维进行合理的表面改性，有望构建基于胶原纤维的新型生物质基超两亲性高性能乳液分离材料。

3、鉴于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、本发明旨在本发明旨在至少解决以上任一技术问题，而提供了一种胶原纤维基超两亲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、一种胶原纤维基超两亲泡沫材料，由sio2改性胶原纤维与弹性体聚醚多元醇及多亚甲基多苯基多异氰酸酯经混合进行室温非均相发泡制得；所述sio2改性胶原纤维由超声条件下溶胶-凝胶反应在胶原纤维表面原位生长sio2纳米颗粒制备得到。

4、优选的，sio2改性胶原纤维与发泡剂（弹性体聚醚多元醇及多亚甲基多苯基多异氰酸酯）的质量比为1.0:2.0～1.0:2.5，sio2改性胶原纤维与去离子水的质量比为1.0:2.0～1.0:2.5。

5、优选的，泡沫材料中的胶原纤维含量为60%～70%。

6、本发明采用的第二个技术方案为：

7、一种胶原纤维基超两亲泡沫材料的制备方法，包括：采用超声条件下溶胶-凝胶反应在胶原纤维表面原位生长sio2纳米颗粒，对胶原纤维进行sio2表面修饰，得到sio2改性胶原纤维；将所述sio2改性胶原纤维与发泡剂（弹性体聚醚多元醇及多亚甲基多苯基多异氰酸酯）混合，进行室温非均相发泡。

8、优选的，所述超声条件下溶胶-凝胶反应采用的溶胶-凝胶体系包含质量比为1:5:4～1:5:2.5的正硅酸乙酯、乙醇和去离子水。

9、优选的，所述超声条件下溶胶-凝胶反应中，调节体系ph至10，于超声处理条件下水解反应2 h后固液分离并干燥。

10、本发明采用的第三个技术方案为：

11、胶原纤维基超两亲泡沫材料在乳液分离中的应用。

12、优选的，所述乳液分离的方法为：将胶原纤维基超两亲泡沫材料进行装柱，采用柱分离法对油包水或水包油乳液进行分离。

13、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

14、1、本发明通过超声条件下溶胶-凝胶反应在胶原纤维表面原位生长了大量sio2纳米颗粒，其颗粒粒径分布在10～20 nm范围内，有效改善了材料亲水性较差的问题，且赋予了材料构筑超浸润表面所必需的微纳粗糙结构，所制备材料中的胶原纤维含量可达60%-70%，且具有高孔隙率。

15、2、本发明以sio2改性胶原纤维为原料，实现了其作为固相材料在聚氨酯发泡体系中的室温非均相发泡，在常温下即可完成发泡成型，显著降低了能耗和工艺复杂度。

16、3、本发明所制备的胶原纤维基超两亲泡沫材料具有发达的三维多孔结构，其孔道可分别作为蓄水池存储油包水乳液中的水分散相、作为蓄油池存储水包油乳液中的油分散相，从而有效避免乳液分散相对孔道的堵塞和污染；在连续分离和多次循环使用后，材料仍保持96%以上的分离效率和稳定的分离通量。

1.一种胶原纤维基超两亲泡沫材料，其特征在于，由sio2改性胶原纤维与去离子水、聚氨酯发泡剂进行室温非均相发泡制备；所述sio2改性胶原纤维由超声条件下进行溶胶-凝胶反应，在胶原纤维表面原位生长sio2纳米颗粒制备得到。

2.如权利要求1所述的胶原纤维基超两亲泡沫材料，其特征在于，所述sio2改性胶原纤维与聚氨酯发泡剂的质量比为1.0:2.0～1.0:2.5，sio2改性胶原纤维与去离子水的质量比为1.0:2.0～1.0:2.5。

3.如权利要求1所述的胶原纤维基超两亲泡沫材料，其特征在于，泡沫材料中的胶原纤维含量为60%～70%。

4.一种如权利要求1～3任一所述胶原纤维基超两亲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，所述超声条件下溶胶-凝胶反应采用的溶胶-凝胶体系中包含质量比为1:5:4～1:5:2.5的正硅酸乙酯、乙醇和去离子水。

6.如权利要求1～3任一所述的胶原纤维基超两亲泡沫材料或权利要求4所述制备方法制备得到的胶原纤维基超两亲泡沫材料在乳液分离中的应用。

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：将胶原纤维基超两亲泡沫材料进行装柱，采用柱分离法对油包水或水包油乳液进行分离。