近年来,海上溢油和有机化学品泄漏事故在全球范围内频繁发生,对生态环境和人类健康造成了严重的伤害,如何高效环保地从污染水体中清除和收集油性污染物已成为迫切需要解决的难题,受到科学界的广泛关注。目前常用的油性污水治理方法主要包括重力沉降、浮选、吸附、原位燃烧、分散剂、固化剂、生物修复等。其中,物理吸附材料由于具有环境友好、操作简单、效率高、可循环利用等优点,在油水分离领域应用潜力巨大。聚合物基多孔整体材料基于自身高孔隙率、大比表面积、三维连通多孔结构等特点,作为吸附材料展现出优良的油水分离性能。然而,材料的高脆性往往导致其循环使用性能和使用寿命受到极大的制约。鉴于此,本文旨在开发兼具优异力学和油水分离性能的柔性聚合物基多孔整体材料,以克服多孔整体材料实际油水分离应用的性能制约。首先,以热塑性聚氨酯(TPU)为原料,采用热诱导相分离法(TIPS)制备出柔性高疏水TPU多孔整体材料,深入探讨了制备工艺对材料微观形貌的影响规律。借助扫描电子显微镜、压汞仪、接触角测定仪、电子万能试验机等仪器,对多孔整体材料的微观结构以及压缩力学和油水分离性能进行了细致的表征分析。研究结果如下:(1)当聚合物浓度为8%(wt/v)、相分离温度为0℃、相分离时间为30 min、混合溶剂配比为9:1(v/v)时,多孔整体材料呈现新颖的镂空球状分级多孔结构。在低放大倍数下,材料的多孔结构是由平均直径约为100μm的球形孔洞和直径为30-50μm的连通孔组成;在高放大倍数下,三维骨架上均匀分布着纳米尺度(200-1000 nm)的小孔。独特的分级多孔结构不仅使材料表面粗糙度增加,而且使其拥有较宽的孔径分布;(2)TPU-8%多孔整体材料的水接触角为143~o,油接触角为0~o,展现出优越的高疏水超亲油特性。因此,可以从油水混合物中选择性地吸附各种油/有机溶剂,饱和吸附容量可达自身重量的5.95-40.60倍;(3)超弹性TPU-8%多孔整体材料在大应变下(80%)仍然能够保持良好的可逆压缩性和抗疲劳性(循环压缩1500次),允许材料通过简单挤压的方式来循环吸附油/有机溶剂,表现出极好的循环使用性能;(4)TPU-8%多孔整体材料具有优良的化学稳定性和环境适应性,在不同p H值(2-12)、环境温度(0-100℃)以及液体剧烈扰动条件下,材料的油水分离性能基本稳定;(5)基于材料良好的力学性能,可以采用泵辅助抽滤系统对水面上的油/有机溶剂进行快速、连续的吸附和清除。随后,配制一定浓度的炭黑(CB)分散液,通过简单浸渍的方法对不同聚合物浓度的TPU多孔整体材料进行改性处理,进一步提升其综合性能。研究结果表明:(1)CB@TPU-8%多孔整体材料呈现三维连通的微纳米分级多孔结构,水接触角高达156~o,油接触角为0~o,实现了由高疏水向超疏水的转变。力学性能测试结果显示,CB@TPU-8%多孔整体材料的压缩强度提升了266%;(2)CB@TPU-8%多孔整体材料拥有优异的自清洁性和油水分离能力,对乳浊液也可以进行有效快速的分离;(3)CB@TPU-8%多孔整体材料在恶劣环境下仍能保持优良的超疏水稳定性和耐化学腐蚀性,同时,CB粒子的加入显著提高了材料的热稳定性;(4)循环使用性能测试结果显示,CB@TPU-8%多孔整体材料对不同种类的油和有机溶剂均表现出稳定的循环吸附能力。