无卤磁性超疏水阻燃聚氨酯海绵的制备及其在油水分离中的应用

为解决传统油水分离材料存在的环境友好性与功能性难以兼顾的问题，研究人员通过自组装技术将阻燃剂聚乙基亚胺(PEI)和植酸(PA)交替沉积于聚氨酯(PU)海绵表面，再经十六烷基三甲氧基硅烷(HDTMS)修饰的磁性Fe3O4纳米颗粒与硅胶粘合剂复合，成功制备出兼具超疏水性(水接触角153o)、磁性(磁化强度7.9 emu/g)和阻燃特性的H-Fe3O4/PU海绵，为环境治理提供了新型智能材料解决方案。

　　

这项突破性研究通过精妙的材料设计策略，将环境友好的阻燃体系与磁性超疏水功能完美整合。首先采用层层自组装技术，在聚氨酯(PU)海绵骨架交替沉积阳离子型聚乙基亚胺(PEI)和阴离子型植酸(PA)，构建阻燃屏障；随后引入经十六烷基三甲氧基硅烷(HDTMS)修饰的四氧化三铁(Fe₃O₄)纳米颗粒，通过硅胶粘合剂固定形成微纳分级结构。

所得H-Fe₃O₄/PU海绵展现出"三合一"特性：超疏水表面使水接触角高达153^o，磁性响应强度达7.9 emu/g，同时通过垂直燃烧测试验证其阻燃性能。这种智能材料既能通过磁控吸附实现定向油污收集，又可借助重力过滤完成连续油水分离，经50次循环仍保持90%以上吸附容量，其机械稳定性归功于硅胶粘合剂对Fe₃O₄纳米颗粒的牢固固定。

扫描电镜(SEM)和X射线光电子能谱(XPS)等表征手段证实，材料表面成功构建了PEI/PA阻燃层和HDTMS修饰的Fe₃O₄纳米结构。热重分析(TGA)显示改性后海绵热稳定性显著提升，起始分解温度提高近80℃。该研究为开发下一代环境响应型分离材料提供了新思路，特别适用于化工泄漏应急处理等场景。