CN101838372A - 一种快速吸油材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种快速吸油材料的制备方法，包括以下步骤：(1)配制共聚体系，搅拌均匀，所述共聚体系由单体A、乙烯类单体、引发剂和发泡剂组成，其中，按照质量百分比，单体A的量为10％～50％，乙烯类单体的量为48％～88％；引发剂的量为0.01％～5％，发泡剂的量为1％～5％；(2)以纤维为载体，将聚合物聚合在纤维载体上：将纤维载体浸入上述共聚体系中，使纤维载体吸附共聚体系液体，然后将吸附有共聚体系液体的纤维载体于60～80℃下发生共聚反应1～4小时，得到一种快速吸油材料；本发明所得吸油复合材料，比重小、吸附容量大、速度快、能吸附各类有毒难降解的有机物、亲水有机物、还能再生，海绵状吸油材料可多次重复使用，所吸附的有价值的油性物质可资源再生利用，有效降低成本。

Description

一种快速吸油材料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种功能高分子合成材料，具体涉及一种快速吸油树脂及其合成方法。
背景技术
目前各种油类物质主要包括，汽油，柴油等烷烃类物质，苯、甲苯、二甲苯等芳烃类物质，以及苯乙烯，甲基苯乙烯等芳香族单体，丙烯酸酯类等单体，二氯甲烷、三氯甲烷等卤代烃，这些物质都易挥发，且有很强的毒性。一旦发生泄露等突发性事件时，处置很复杂。
目前国内以采用围栏控制污染范围，再使用吸油毡等吸附材料吸附泄露物质为主要处置方法。吸油毡是以100％聚丙烯(polypropylene)为原料制成的超细纤维吸附材料，为油类及石油类液体专用吸附棉(oil only)；主要用于海事船舶、水面溢油应急处理；尤其适用于处理大面积原油的溢漏油事故；但在使用吸油毡时有诸多缺点：
(1)处理时间较长，对处理突发性事件来说，时间是控制污染的最重要的指标。普通吸油毡处理一般需要1-2天的时间，快速吸油材料仅仅就开始吸附，在几个小时内就能完全控制污染。
(2)持油性差，吸油毡吸附油是物理吸附的粘油，受挤压或重力作用下其吸附油又被挤出，无法从污染水体中取出油污。
(3)吸油毡的重复使用，吸油毡一般都不能重复使用。
(4)吸油毡不能吸附亲水的有机物(在挤压的情况下，亲水性的有机物也会随着水被挤出来)，而且在水体系中又吸油又吸水(物理吸水)。
吸油毡的上述特点导致吸油毡的应用受到很大局限，不能用于对于突发性水污染事件的应急处理，因此，需要一种能有效处置突发性水污染事件的快速吸油材料，以及吸油材料的制备方法。
发明内容
本发明目的是提供一种快速吸油材料及其制备方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种快速吸油材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)配制共聚体系，搅拌均匀，所述共聚体系由单体A、乙烯类单体、引发剂和发泡剂组成，其中，按照质量百分比，单体A的量为10％～50％，乙烯类单体的量为48％～88％；引发剂的量为0.01％～5％，发泡剂的量为1％～5％；
(2)以纤维为载体，将聚合物聚合在纤维载体上：将纤维载体浸入上述共聚体系中，使纤维载体吸附共聚体系液体，然后将吸附有共聚体系液体的纤维载体于60～80℃下发生共聚反应1～4小时，得到一种快速吸油材料。
上述技术方案中，在纤维载体表面聚合有机高分子材料的方法可参考：曹亚峰，刘兆丽，韩雪，崔励，李沅，马希晨.丙烯酸酯改性棉短绒高吸油性材料的研制与性能.精细石油化工，2004，(03)。各种纤维载体对聚合体系液体的吸附能力为本领域技术人员公知的现有技术，本领域技术人员可根据需要选择浸润吸附的时间，以调整纤维载体吸附聚合体系液体的量。
上述技术方案中，所述单体A为丙烯酰胺、丙烯酸羟乙酯(HEA)、丙烯酸羟丙酯(HPA)、乙烯基醚三一二醇乙烯基醚(TME)功能性单体T-1168、功能性单体TM-200或丙烯酸酯单体2-PHA中的一种；其中，功能性单体T-1168为甲基丙烯酸聚醚封端酯，其分子量为1100～1300；功能性单体TM-200为甲基丙烯酸类可聚合单体，可容易地与丙烯酸以及甲基丙烯酸单体聚合。
上述技术方案中，所述乙烯类单体选自：
Figure GSA00000085918200021
α-甲基苯乙烯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA)或一缩二丙二醇二丙烯酸酯(DPGDA)中的一种或一种以上的混合物，其中，R1为甲基或氢，R2为C1～C18的饱和烷基、萘基或苄基，R3为氰基、乙酸基、苯基、对甲基苯基或邻甲基苯基。
具体地，上述技术方案中，所述乙烯类单体选自：(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸戊酯、(甲基)丙烯酸己酯、(甲基)丙烯酸辛酯、(甲基)丙烯酸苯酯、(甲基)丙烯酸苄基酯、(甲基)丙烯酸甲苯基酯、(甲基)丙烯酸萘基酯、(甲基)丙烯酸环己基酯、(甲基)丙烯酸十二酯、(甲基)丙烯酸十六酯、(甲基)丙烯酸十八酯、甲基丙烯酸萘基酯、甲基丙烯酸苄基酯、丙烯腈、乙烯基乙酸酯、苯乙烯、乙烯基甲苯、α-甲基苯乙烯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA)或一缩二丙二醇二丙烯酸酯(DPGDA)中的一种或一种以上的混合物。
上述技术方案中，所述引发剂为有机过氧化物引发剂或偶氮引发剂，其中，有机过氧化物引发剂包括过氧缩酮、二烷基过氧化物、二酰基过氧化物、过氧二碳酸酯、过氧酯、酮过氧化物、氢化过氧化物。
具体地，上述技术方案中，所述引发剂包括：2，2-二(叔丁基过氧)丁烷、2，2-二(叔丁基过氧)辛烷、过氧化二叔丁基、过氧化叔丁基枯基、过氧化二枯基、α，α-二(叔丁基过氧异丙基)苯、过氧化乙酰基、过氧化异丁酰、过氧化月桂酰、过氧化苯甲酰、过氧化间甲苯甲酰、过氧二碳酸二异丙基酯、过乙酸叔丁基酯、过异丁酸叔丁基酯、乙酰基丙酮过氧化物、甲乙酮过氧化物、环己酮过氧化物、氢过氧化叔丁基、氢过氧化枯烯、氢过氧化二异丙基苯、2，2-偶氮二异丁腈、2，2-偶氮(2-甲基丁腈)、1，1-偶氮(1-环己烷甲腈)。
上述技术方案中，所述发泡剂选自常用的物理发泡剂或化学发泡剂，具体地，所述发泡剂优选自：低沸点的烷烃和氟碳化合物正戊烷、正己烷、正庚烷、石油醚、三氯氟甲烷、二氯二氟甲烷等，表面活性剂包括：十二烷基硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(AES)、松香皂类发泡剂、动植物蛋白类发泡剂、纸浆废液等，有机发泡剂：偶氮化合物包括偶氮二甲酸胺、偶氮二甲酸二异丙酯、偶氮二异丁腈、偶氮二羧酸钡等，磺酰肼类化合物包括对甲苯磺酰肼、苯基磺酰肼、OBSH，亚硝基类化合物包括N、N-二亚硝基五次甲基四胺、N、N-二亚硝基对本二甲酰胺等，无机发泡剂包括碳酸氢钠等。
优选的技术方案中，所述聚合温度低于聚合反应采用的引发剂的分解温度。
本发明所述的纤维可用聚丙烯纤维、腈纶纤维、聚丙烯腈纤维、海绵、芳纶、无纺布等，所述纤维表面具有亲油性基团，因此，将纤维浸入到油性的聚合体系溶液后可以吸附聚合体系溶液。
本发明同时要求保护采用上述制备方法制得的吸油材料。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
1、由于本发明以纤维类基材为载体承载高分子材料制备得到多孔性海绵状吸油复合材料，比重小，浮于水面，吸附容量大、速度快(特别是能适用于突发性水污染事件的快速有效处置)，除了吸附普通吸油毡能粘附的机械油之类的重油外更重要的能吸附各类有毒难降解的有机物(包括疏水性有机物及亲水性有机物)，解决了普通吸油毡不能吸亲水有机物的缺点(有机物之类的油是严重污染环境的“油”)。
2、由于本发明所得吸油材料吸附是以化学吸附不是普通吸油毡的物理吸附的粘油，因此除了吸附容量大、速度快，对各类“油”性物质接触即吸外，保油性能好，即不会出现普通吸油毡在吸附油污后，受挤压其吸附油又被挤出。
3、采用本发明所述制备方法制得的吸油材料具有很好的吸附选择性即在水体系中能选择性的吸附油，能克服普通吸油毡在水体系中吸油又吸水的缺陷。
4、采用本发明所述制备方法制得的吸油材料吸附后还能再生，海绵状吸油材料可多次重复使用，所吸附的有价值的油性物质可资源再生利用，有效降低成本。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述：
实施例一，快速吸油材料中所用单体的组分及质量百分含量：
功能性单体丙烯酰胺                35％
丙烯酸甲酯                        25％
丙烯酸乙酯                        46％
过氧化苯甲酰                      3％
发泡剂正己烷                      1％
将以上单体、引发剂混合组成聚合体系，搅拌均匀，放入反应器中，再加入腈纶纤维，使纤维载体吸附聚合体系溶液，用蒸汽加热至80℃，反应1小时后即可制成本发明所述的快速吸油材料。
实施例二，快速吸油材料中所用单体的组分及质量百分含量：
功能性单体丙烯酸羟乙酯            50％
丙烯酸丁酯                        15％
丙烯酸辛酯                        3％
2，2-偶氮二异丁腈                 2％
发泡剂偶氮二甲酸胺                3％
将以上单体、引发剂混合组成聚合体系，搅拌均匀，放入反应器中，再加入聚丙烯纤维，使纤维载体吸附聚合体系溶液，用油加热至75℃，反应4小时后即可制成本发明所述的快速吸油材料。
实施例三，快速吸油材料中所用单体的组分及质量百分含量：
功能性单体丙烯酰胺                10％
丙烯酸乙酯                        11％
丙烯酸异辛酯                      38％
甲基丙烯酸萘基酯                  46.9％
2，2-二(叔丁基过氧)丁烷           0.1％
发泡剂OBSH                        4％
将以上单体、引发剂混合组成聚合体系，搅拌均匀，放入反应器中，再加入聚乙烯纤维，使纤维载体吸附聚合体系溶液，用油加热至75℃，2小时后即可制成本发明所述的快速吸油材料。
实施案例四，快速吸油材料中所用单体的组分及质量百分含量：
功能性单体T-1168                  25％
甲基丙烯酸苄基酯                  14％
乙烯基甲苯                        17％
甲基丙烯酸甲酯                    41％
乙酰基丙酮过氧化物                0.5％
发泡剂N、N-二亚硝基五次甲基四胺   2.5％
将以上单体、引发剂混合组成聚合体系，搅拌均匀，放入反应器中，再加入海绵，使海绵吸附聚合体系溶液，用油加热至78℃，1小时后即可制成本发明所述的快速吸油材料。
实施案例五，快速吸油材料中所用单体的组分及质量百分含量：
功能性单体TM-200                  18％
醋酸乙烯酯                        53％
季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯          22.5％
氢过氧化二异丙基苯                1.5％
发泡剂碳酸氢钠                    5％
将以上单体、引发剂混合组成聚合体系，搅拌均匀，放入反应器中，再加入无纺布，使无纺布吸附聚合体系溶液，用油加热至70℃，4小时后即可制成本发明所述的快速吸油材料。
实施案例六，快速吸油材料中所用单体的组分及质量百分含量：
功能性单体2-PHA                   22％
醋酸乙烯酯                        7％
丙烯酸甲酯                        65.5％
2，2-偶氮二异丁腈                 4.5％
发泡剂十二烷基硫酸钠              1％
将以上单体、引发剂混合组成聚合体系，搅拌均匀，放入反应器中，再加入玻璃纤维毡，使玻璃纤维毡吸附聚合体系溶液，用油加热至70℃，3小时后即可制成本发明所述的快速吸油材料。
实施案例七，快速吸油材料中所用单体的组分及质量百分含量：
功能性单体HEA                     22％
甲基丙烯酸甲酯                    30％
醋酸乙烯酯                        7％
丙烯酸异辛酯                      35.5％
过氧化异丁酰                      2.5％
发泡剂动植物蛋白类发泡剂          1％
将以上单体、引发剂混合组成聚合体系，搅拌均匀，放入反应器中，再加入棉纤维毡，使玻璃纤维毡吸附聚合体系溶液，用油加热至70℃，3.5小时后即可制成本发明所述的快速吸油材料。
实施案例八、快速吸油材料中所用单体的组分及质量百分含量：
功能性单体TME                     22％
苯乙烯                            30％
丙烯酸十八酯                      7％
丙烯酸乙酯                        35.5％
环己酮过氧化物                    2.5％
发泡剂松香皂类发泡剂              1％
将以上单体、引发剂混合组成聚合体系，搅拌均匀，放入反应器中，再加入芳纶纤维，使芳纶纤维吸附聚合体系溶液，用油加热至80℃，4小时后即可制成本发明所述的快速吸油材料。
实施例九，分别称取实施例一至八所得吸油树脂材料10g置于500g苯中，吸附10分钟，去除晾干10分钟，在5kg压力挤压下无液体流出，称取重量，测试结果见下表：
Figure GSA00000085918200071

Claims (2)

1.一种快速吸油材料的制备方法，其特征在，包括以下步骤：
(1)配制共聚体系，搅拌均匀，所述共聚体系由单体A、乙烯类单体、引发剂和发泡剂组成，其中，按照质量百分比，单体A的量为10％～50％，乙烯类单体的量为48％～88％；引发剂的量为0.01％～5％，发泡剂的量为1％～5％；
(2)以纤维为载体，将聚合物聚合在纤维载体上：将纤维载体浸入上述共聚体系中，使纤维载体吸附共聚体系液体，然后将吸附有共聚体系液体的纤维载体于60～80℃下发生共聚反应1～4小时，得到一种快速吸油材料；
所述单体A为丙烯酰胺、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、乙烯基醚三一二醇乙烯基醚功能性单体T-1168、功能性单体TM-200或丙烯酸酯单体2-PHA中的一种；
所述乙烯类单体选自：
Figure FSA00000085918100011
α-甲基苯乙烯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯或一缩二丙二醇二丙烯酸酯中的一种或一种以上的混合物，其中，R1为甲基或氢，R2为C1～C18的饱和烷基、萘基或苄基，R3为氰基、乙酸基、苯基、对甲基苯基或邻甲基苯基。
2.采用权利要求1所述制备方法制得的吸油材料。
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