CN101435157A - 一种丙烯酸丁酯接枝改性聚丙烯吸油纤维的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种聚丙烯基吸油纤维的制造方法。该制造方法包括：将聚丙烯纤维放入装有体积浓度为7.5％－15％的丙烯酸丁酯的石油醚溶液中，纤维与溶液的固液比在1∶40－1∶100之间，并加入体积浓度为1％－2.5％的二乙烯苯作为交联剂，通入氮气作保护，按辐射剂量为30kGy，辐射时间为30h的辐射条件在室温下用γ－射线辐射，取出产物并洗去未反应的单体，可得到改性聚丙烯基吸油纤维。本发明改性聚丙烯吸油纤维的制造方法与一般的改性方法相比，生产流程短，工艺简单，适用性广，工业化推广实施容易。
Description
技术领域
本发明涉及一种化学纤维材料的制造方法和技术，具体为一种丙烯酸丁酯接枝改性聚丙烯吸油纤维的制备，属于功能高分子材料领域。
背景技术
吸油材料是一种用于处理废油的功能性材料，主要用于原油泄漏的处理，工厂机器渗漏油、流出油的处理、工业废水中油分的处理、食品废油的处理等。随着工业的发展和人们生活水平的提高，含油废水、废气的排放以及油船、油罐泄露事故造成的环境污染日益严重，已经对海洋和人们的生活构成了威胁，同时也破坏了生态平衡。1989年7月，发达国家首脑会议上提出为防止海洋污染解决泄漏原油的问题，需要开发更多更好的吸油材料。
目前环保要求日渐提高，对工业上排放废油的限制也更加严格，因而吸油材料在环保等方面得到广泛的应用。吸油材料除了用于油品回收、净化水质外，还广泛地用作纸张添加剂、橡胶改性剂、农药基材、热敏记录材料、油雾过滤器以及化妆品添加剂等，吸油材料的性能也不断得到完善。
国内外合成的高吸油材料主要是单一化学交联的粒状高吸油树脂，它克服了传统吸油材料的缺点，具有吸油种类多，不吸水，体积小，回收方便，受压不漏油等优点。目前对吸油材料的研究仍主要集中在粒状树脂方面，而有关吸油纤维的报道很少。但粒状材料由于其形状的局限性，存在着吸油速率慢、吸油倍率小等诸多问题，应用受到限制。纤维具有吸油面积大、易回收等特点，可以根据需要将其加工成各种形态的制品，应用范围广。美国Kimberly—Clark公司最近开发出一种由两种材料组合而成的新材料【美国专利US5834385】，这种新材料是由以纤维素纤维作填料，外层包裹可透液PP熔喷非织造布组成。外层的非织造布可吸油并将油转移到纤维素填料层中，而水却被挡在外层。由于纤维素纤维是可更换的材料，而PP则为不宜更换的材料，因此这种结构可以大大节省PP熔喷布的消耗。天津工业大学的肖长发教授等采用潜交联剂代替传统的化学交联剂，制得具有较好吸油功能的聚甲基丙烯酸酯吸油纤维【中国专利CN1584148】。讨论了潜交联剂含量、交联时间及交联温度等对纤维吸油性能的影响，当潜交联剂质量分数为35％，交联时间20min，交联温度150℃时，纤维的最大吸油率为甲苯15g/g，二甲苯11.8g/g，氯仿23.75g/g。
高吸油性纤维的再生，不仅能有效地实现资源的循环利用，同时也回收了所吸收的油品，达到节约能源的目的。此外，为了更好的开发高吸油纤维，人们必须改进合成工艺，改变单一化学交联方式，在单一化学交联中引进物理交联来改善高吸油树脂的交联网络，同时要选择价格适中的单体来降低树脂的成本。
聚丙烯纤维原料丰富，合成工艺简单，它本身具有良好的疏水亲油的特性，密度比水小，可悬浮在水面上，对烃类、酯类、酮类、卤代烃等各种有机溶剂型油具有较高的吸收率。肖凤英等人采用固相接枝的方法，制备聚丙烯接枝丙烯酸丁酯共聚物，考察接枝反应的条件及规律【肖凤英等，福建化工，2001(1)：32-34】。董緣等人采用聚丙烯无纺布为基材，甲基丙烯酸甲酯(MMA)为单体，采用60Coγ射线预辐射接枝共聚的方法制备接枝共聚物，探索出接枝反应的最佳条件【董缘等，应用化工，2006(8)：569-571】。本专利以聚丙烯纤维为基体，利用γ射线辐照的方法在聚丙烯纤维上接枝丙烯酸酯，并加入交联剂使其形成交联网络结构，从而使接枝后的聚丙烯纤维具有更好的吸油效果。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是提供一种改性聚丙烯吸油纤维的制造方法。该纤维膜具有吸油率高、吸油速度快和较好的重复使用性；其制备方法具有工艺简单，工业化实施容易等特点。
本发明解决所述改性聚丙烯吸油纤维的制造方法技术问题的技术方案是：设计一种改性聚丙烯吸油纤维，其制造方法为：
将聚丙烯纤维放入装有体积百分比为7.5％～15％的丙烯酸丁酯的石油醚溶液中，纤维与溶液的固液比在1：40～1：100之间，加入体积百分比为1％～2.5％的二乙烯苯作为交联剂，通入氮气作保护，按辐射剂量为30kGy，辐射时间为30h的辐射条件在室温下用γ-射线辐射，取出产物并洗去未反应的单体，可得到改性聚丙烯吸油纤维。
本发明方法制造的改性聚丙烯吸油纤维表面具有接枝链和交联结构，吸油倍率提高。当接枝率为14.95％时，对甲苯的吸油倍率从原纤维的11.58g/g提高到19.18g/g。
基于以上特性，本发明改性聚丙烯吸油纤维可以用于水面浮油的回收、含油废水的处理等领域。与目前已有的吸油树脂相比，吸油纤维具有吸油倍率大，吸油速度快，油品易回收等特点，因而具有良好的发展前景和广泛的用途。本发明改性聚丙烯吸油纤维制造方法与一般的改性方法相比，生产流程短，工艺简单，适用性广，工业化推广实施容易。
具体实施方式
下面结合实施例进一步叙述本发明：
本发明的改性聚丙烯吸油纤维的制造方法为：
将聚丙烯纤维放入装有体积百分比为7.5％～15％的丙烯酸丁酯的石油醚溶液中，并加入体积百分比为1％～2.5％的二乙烯苯作为交联剂，通入氮气作保护，按辐射剂量为30kGy，辐射时间为30h的辐射条件在室温下用γ-射线辐射，制备出接枝率7.10％～17.13％的改性聚丙烯吸油纤维。
简单说本发明方法是：通过共辐射方法，用γ-射线辐射聚丙烯表面进行改性处理，形成自由基，与单体丙烯酸丁酯进行接枝反应即可得到所述的改性聚丙烯吸油纤维。
本发明改性聚丙烯吸油纤维所使用的基体材料为聚丙烯。聚丙烯是惰性高分子材料，具有密度小、拉伸强度好、表面强度高、化学稳定性好等优点，由于它优异的性能，所以用途非常广泛，以其为基体制备出的改性聚丙烯吸油纤维也将在一定程度上保持这些优异的性能，而且由于聚丙烯酸丁酯具有良好的亲油性。
本发明改性聚丙烯吸油纤维采用辐射接枝的制造方法，是充分利用了辐射接枝射线穿透力强的优点，可以完成一般化学法难以进行的接枝反应，并且操作简单、方便易行，室温下即可完成。
本发明制造方法设计的接枝单体丙烯酸丁酯浓度控制在7.5％～15％，交联剂二乙烯苯浓度控制在1％～2.5％，纤维与溶液的固液比控制在1：40～1：100，辐射剂量为30kGy，辐射时间为30h，在此设计范围内，本发明方法可得到接枝率为7.10％～17.13％的改性聚丙烯吸油纤维。
本发明改性聚丙烯吸油纤维的制造方法在辐射接枝时，选用丙烯酸丁酯作聚合物单体是考虑到在纤维基体上接枝丙烯酸丁酯后，可通过纤维表面的亲油性提高和交联网状结构增加从而制得高吸油倍率的吸油纤维。
本发明改性聚丙烯吸油纤维的制造方法在辐射接枝时，还采用了氮气作保护，其目的是使聚丙烯纤维的机械强度在辐射时不受到严重害，以满足使用的需要。
利用所述的本发明方法可以制得一系列性能和规格的改性聚丙烯吸油纤维。
下面介绍本发明的具体实施例，但本发明不受实施例的限制：
实施例1：
将聚丙烯纤维放入装有体积百分比为7.5％的丙烯酸丁酯的石油醚溶液中，纤维与溶液的固液比为1：40，并加入体积百分比为1％的二乙烯苯作为交联剂，通入氮气作保护，按辐射剂量为30kGy，辐射时间为30h的辐射条件在室温下用γ-射线辐射，得到接枝率为7.10％的改性聚丙烯吸油纤维。制得的改性聚丙烯吸油纤维对甲苯吸油倍率从原纤维11.58g/g提高到16.52g/g，对煤油的吸油倍率从原纤维的12.67g/g提高到14.64g/g。
实施例2：
将聚丙烯纤维放入装有体积百分比为10％的丙烯酸丁酯的石油醚溶液中，纤维与溶液的固液比为1：50，并加入体积百分比为1.5％的二乙烯苯作为交联剂，通入氮气作保护，按辐射剂量为30kGy，辐射时间为30h的辐射条件在室温下用γ-射线辐射，得到接枝率为15.88％的改性聚丙烯吸油纤维。制得的改性聚丙烯吸油纤维对甲苯吸油倍率从原纤维11.58g/g提高到17.6g/g，对煤油的吸油倍率从原纤维的12.67g/g提高到17.27g/g。
实施例3：
将聚丙烯纤维放入装有体积百分比为12.5％的丙烯酸丁酯的石油醚溶液中，纤维与溶液的固液比为1：100，并加入体积百分比为2％的二乙烯苯作为交联剂，通入氮气作保护，按辐射剂量为30kGy，辐射时间为30h的辐射条件在室温下用γ-射线辐射，得到接枝率为14.95％的改性聚丙烯吸油纤维。制得的改性聚丙烯吸油纤维对甲苯吸油倍率从原纤维11.58g/g提高到18.89g/g，对煤油的吸油倍率从原纤维的12.67g/g提高到17.60g/g。
实施例4：
将聚丙烯纤维放入装有体积百分比为15％的丙烯酸丁酯的石油醚溶液中，纤维与溶液的固液比为1：80，并加入体积百分比为2.5％的二乙烯苯作为交联剂，通入氮气作保护，按辐射剂量为30kGy，辐射时间为30h的辐射条件在室温下用γ-射线辐射，得到接枝率为17.13％的改性聚丙烯吸油纤维。制得的改性聚丙烯吸油纤维对甲苯吸油倍率从原纤维11.58g/g提高到15.49g/g，对煤油的吸油倍率从原纤维的12.67g/g提高到15.72g/g。
Claims (4)
1.一种丙烯酸丁酯接枝改性聚丙烯吸油纤维的制造方法，其特征是：
将聚丙烯纤维放入装有体积百分比为7.5％-15％的丙烯酸丁酯的石油醚溶液中，纤维与溶液的固液比在1：40-1：100之间，并加入体积百分比为1％-2.5％的二乙烯苯作为交联剂，通入氮气作保护，按辐射剂量为30kGy，辐射时间为30h的辐射条件在室温下用γ-射线辐射，取出产物并洗去未反应的单体，得到改性的聚丙烯吸油纤维。
2.根据权利要求1所述的改性聚丙烯吸油纤维的制造方法，其特征在于纤维表面具有接枝链和交联结构，可通过纤维表面的亲油性提高和交联网状结构的增加获得高吸油倍率。
3.根据权利要求1所述的改性聚丙烯吸油纤维的制造方法，其特征在于辐射接枝时，采用了氮气作保护，是使聚丙烯纤维的机械强度在辐射时不受到严重损害。
4.一种如根据权利要求1所述的丙烯酸丁酯接枝改性聚丙烯吸油纤维在吸附海水渗漏石油中的应用。
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