CN102094296B - 一种用pew表面修饰的pp纤维吸附材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用PEW表面修饰的PP纤维吸附材料的制备方法，该方法制备的PEW表面修饰PP纤维吸附材料它对苯系物的吸附倍率高、对水中苯系物的吸附选择性好。本发明的制备方法包括以下步骤：A)将PP、PEW及助剂放入粉碎机中粉碎、拌匀，挤出熔体经牵引、水冷、切粒、干燥后得预混料；B)再根据条件将步骤A)中预混料加入熔喷纺丝机的进料口，并调整熔喷纺丝机的螺杆转速和计量泵转速，熔体经过螺杆和计量泵送到喷丝板喷出，喷出的熔喷丝受到模头两侧冷却风窗吹出的热空气的喷吹和牵伸作用形成了熔喷纤维，熔喷纤维喷到传动的接收板上集聚成网得到用PEW表面修饰的PP纤维吸附材料。
Description
技术领域
本发明涉及一种化学纤维吸附材料的制备方法，更具体地说涉及一种用PEW表面修饰的PP纤维吸附材料的制备方法，本发明属于环境功能材料技术领域。
背景技术
近年来石油化工原料泄漏事故频发，既污染环境又浪费资源，需要对其进行应急处理。借助于纤维类吸附材料可以将泄漏物暂时储存加以回收利用的特性来处理泄漏事故的方法，既能去除石油化工原料污染，又能回收泄漏的石油化工原料。同时，纤维类吸附材料还可以再生，不会造成二次污染。所以，对各种石油化工原料吸附量大的纤维类吸附材料的开发和应用备受人们关注。
用熔喷法制备的PP纤维材料具有疏水亲油性、孔隙率高、吸油量比较大，被大量应用在对泄漏于水面原油的吸附，比如近来发生在美国的新墨西哥湾海域和中国的大连近海溢油事故中。实际上，在水下以分散，乳化和溶解形式存在的原油将对水下生态产生长期而严重的影响，如果水下是苯系物，无疑对生态的影响则更大，但是，到目前为止，将PP纤维吸附材料应用于吸附苯系物，尤其是对水面和水下苯系物的吸附及其吸附量大小的文献未见报道。
发明内容
本发明解决了现有技术中存在的问题与不足，提供了一种用PEW表面修饰的PP纤维吸附材料的制备方法，该方法制备的PEW表面修饰PP纤维吸附材料它对苯系物(苯，甲苯和二甲苯)的吸附倍率高、对水中苯系物的吸附选择性好。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明的用PEW表面修饰的PP纤维吸附材料的制备方法，其包括以下步骤：
A)将PP、PEW及助剂放入粉碎机中粉碎、拌匀，然后设定双螺杆挤出机的一区、二区、三区、机头的温度，加入拌匀的原料，同时调节螺杆转速，挤出熔体经牵引、水冷、切粒、干燥后得预混料；
B)设定熔喷纺丝机的螺杆一区、二区、三区、计量泵区、流道区及模头空气加热区的温度，同时开启鼓风机并预定空气压强至预定值，将上述各区温度加热至设定值，保温半小时后开动主机，再将步骤A)中预混料加入熔喷纺丝机的进料口，并调整熔喷纺丝机的螺杆转速和计量泵转速，熔体经过螺杆和计量泵送到喷丝板喷出，喷出的熔喷丝受到模头两侧冷却风窗吹出的热空气的喷吹和牵伸作用形成了熔喷纤维，熔喷纤维喷到传动的接收板上集聚成网得到用PEW表面修饰的PP纤维吸附材料。
本发明的用PEW表面修饰的PP纤维吸附材料的制备方法，其进一步的技术方案是所述的步骤A)中原料PEW与PP的重量比例为1～15％，优选1-7.5％。再进一步的技术方案是所述的原料PEW中非晶态所占比例≥40％；再进一步的技术方案还可以是所述的原料PP的熔融流动速率≥1200g/10min。
本发明的用PEW表面修饰的PP纤维吸附材料的制备方法，其进一步的技术方案还可以是所述的步骤A)中助剂为抗氧剂4010、抗氧剂2264、阻燃剂十溴二苯醚、四溴双酚A中的一种或几种的混合物，助剂的用量为原料总质量的0.02％。
本发明的用PEW表面修饰的PP纤维吸附材料的制备方法，其进一步的技术方案还可以是所述的步骤A)中双螺杆挤出机的温度为一区140℃、二区145℃、三区150℃、机头140℃，螺杆转速为140rpm。
本发明的用PEW表面修饰的PP纤维吸附材料的制备方法，其进一步的技术方案还可以是所述的步骤B)中熔喷纺丝机的螺杆一区、二区、三区的温度分别为170℃、200℃、230℃，计量泵温度为230℃。再进一步的技术方案是所述的熔喷纺丝机的计量泵转速为10-40rpm，且与之对应的螺杆转速为20-60rpm。
本发明的用PEW表面修饰的PP纤维吸附材料的制备方法，其进一步的技术方案还可以是所述的步骤B)中的冷却风窗的热空气温度为300-320℃。
本发明的有益效果是获得的PEW/PP纤维吸附材料对纯苯系物和水面上苯系物及水中苯系物与PP纤维吸附材料相比，具有更大的吸附量，但对水的吸附量较小。本发明专利通过PP与PEW共混改性的方法，将含有大量非晶态的PEW均匀混合于PP树脂中，一方面，由于PEW的非晶态部分表面能低，在熔喷丝的冷却过程中容易迁移到PP纤维表面，增强了与苯系物吸附的范德华作用力，增加了PP纤维吸附材料对苯系物(苯，甲苯和二甲苯)的吸附能力；另一方面，由于PEW与PP之间相容性的差别而使纤维表面微孔增多，进一步增加PP纤维材料对苯系物的吸附。
具体实施方式
以下通过具体实施例说明本发明，但本发明并不仅仅限定于这些实施例。
对比例1：
A)、将原料PP及助剂抗氧剂4010放入粉碎机中粉碎、拌匀，然后设定双螺杆挤出机的一区、二区、三区、机头的温度，加入拌匀的原料，同时调节螺杆转速，挤出熔体经牵引、水冷、切粒、干燥后得预混料。
B)、将步骤A)中得到的PP预混料从料斗1送入熔喷纺丝机的螺杆挤出机2中进行熔融挤出，螺杆一区、二区、三区的温度分别设定为170℃、200℃、230℃，调节螺杆转速为40rpm，物料被充分熔融后送入过滤系统3，在此将物料中的杂质(如碳、灰分等)滤除后，物料通过熔体管道4进入计量泵5中，计量泵5的温度保持在230℃左右，转速为20rpm。熔体随后通过分配管道6，此区域温度在270℃左右。在纺丝室8中进行纺丝，纺丝组件7纺出的丝经冷却风窗9，形成结晶初生长丝，设定热空气温度为310℃。初生长丝被送到成网机10上进行铺网，成网机10下方设有吸风系统11，铺好的纤维经自粘合或热轧系统12加热加压热轧，热轧后形成的纤维材料冷却后送入收卷机13收卷获得纤维材料产品。将制得的PP纤维吸附材料和PEW/PP纤维吸附材料分别在纯苯系物、水面苯系物、水中苯系物和水中进行吸附量测试，其饱和吸附量见表1。
实施例1
A)、将原料PP、PEW(PEW/PP＝2.5％)及质量分数0.02％的助剂抗氧剂4010放入粉碎机中粉碎、拌匀，然后设定双螺杆挤出机的一区、二区、三区、机头的温度，加入拌匀的原料，同时调节螺杆转速，挤出熔体经牵引、水冷、切粒、干燥后得预混料。
B)、如图1所示，将步骤A)中得到的PEW/PP＝2.5％的预混料从料斗1送入熔喷纺丝机的螺杆挤出机2中进行熔融挤出，螺杆一区、二区、三区的温度分别设定为170℃、200℃、230℃，调节螺杆转速为40rpm，物料被充分熔融后送入过滤系统3，在此将物料中的杂质(如碳、灰分等)滤除后，物料通过熔体管道4进入计量泵5中，计量泵5的温度保持在230℃左右，转速为20rpm。熔体随后通过分配管道6，此区域温度在270℃左右。在纺丝室8中进行纺丝，纺丝组件7纺出的丝经冷却风窗9，形成结晶初生长丝，设定热空气温度为310℃。初生长丝被送到成网机10上进行铺网，成网机10下方设有吸风系统11，铺好的纤维经自粘合或热轧系统12加热加压热轧，热轧后形成的纤维材料冷却后送入收卷机13收卷获得纤维材料产品。将制得的PP纤维吸附材料和PEW/PP纤维吸附材料分别在纯苯系物、水面苯系物、水中苯系物和水中进行吸附量测试，其饱和吸附量见表2。由表1、2数据对比可知，PEW/PP＝2.5％纤维吸附材料在纯苯、纯甲苯、纯二甲苯中的饱和吸附量分别为PP纤维吸附材料的1.22、1.28、1.31倍；PEW/PP＝2.5％纤维吸附材料在水面苯、水面甲苯、水面二甲苯的饱和吸附量分别为PP纤维吸附材料的1.09、1.12、1.09倍；PEW/PP＝2.5％纤维吸附材料在水中苯、水中甲苯、水中二甲苯的饱和吸附量分别为PP纤维吸附材料的2.37、2.53、2.99倍；PEW/PP＝2.5％纤维吸附材料在水中的饱和吸附量为PP纤维吸附材料的0.65倍。
实施例2
A)、将原料PP、PEW(PEW/PP＝5％)及质量分数0.02％的助剂抗氧剂2264和阻燃剂十溴二苯醚放入粉碎机中粉碎、拌匀，然后设定双螺杆挤出机的一区、二区、三区、机头的温度，加入拌匀的原料，同时调节螺杆转速，挤出熔体经牵引、水冷、切粒、干燥后得预混料。
B)、如图1所示，将步骤A)中得到的PEW/PP＝5％的预混料从料斗1送入熔喷纺丝机的螺杆挤出机2中进行熔融挤出，螺杆一区、二区、三区的温度分别设定为170℃、200℃、230℃，调节螺杆转速为40rpm，物料被充分熔融后送入过滤系统3，在此将物料中的杂质(如碳、灰分等)滤除后，物料通过熔体管道4进入计量泵5中，计量泵5的温度保持在230℃左右，调节转速为20rpm。物料随后通过分配管道6，此区域温度在270℃左右。在纺丝室8中进行纺丝，纺丝组件7纺出的丝经冷却风窗9风冷后，形成结晶初生长丝设定热空气温度为310℃。初生长丝被送到成网机10上进行铺网，成网机10下方设有吸风系统11，铺好的纤维经自粘合或热轧系统12加热加压热轧，热轧后形成的纤维材料冷却后送入收卷机13收卷获得纤维材料产品。将制得的PEW/PP纤维吸附材料在纯苯系物、水面苯系物、水中苯系物和水中进行吸附量测试，其饱和吸附量见表3。由表1、3数据对比可得：PEW/PP＝5％纤维吸附材料在纯苯、纯甲苯、纯二甲苯中的饱和吸附量分别为PP纤维吸附材料的1.15、1.23、1.19倍；PEW/PP＝5％纤维吸附材料在水面苯、水面甲苯、水面二甲苯的饱和吸附量分别为PP纤维吸附材料的1.25、1.29、1.36倍；PEW/PP＝5％纤维吸附材料在水中苯、水中甲苯、水中二甲苯的饱和吸附量分别为PP纤维吸附材料的2.41、2.60、3.19倍；PEW/PP＝5％纤维吸附材料在水中的饱和吸附量为PP纤维吸附材料的0.57倍。
实施例3
A)、将原料PP、PEW(PEW/PP＝7.5％)及质量分数0.02％的助剂抗氧剂2264和阻燃剂十溴二苯醚放入粉碎机中粉碎、拌匀，然后设定双螺杆挤出机的一区、二区、三区、机头的温度，加入拌匀的原料，同时调节螺杆转速，挤出熔体经牵引、水冷、切粒、干燥后得预混料。
B)、如图1所示，将步骤A)中得到的PEW/PP＝7.5％的预混料从料斗1送入熔喷纺丝机的螺杆挤出机2中进行熔融挤出，螺杆一区、二区、三区的温度分别设定为170℃、200℃、230℃，调节螺杆转速为40rpm，物料被充分熔融后送入过滤系统3，在此将物料中的杂质(如碳、灰分等)滤除后，物料通过熔体管道4进入计量泵5中，计量泵5的温度保持在230℃左右，调节转速为20rpm。物料随后通过分配管道6，此区域温度在270℃左右。在纺丝室8中进行纺丝，纺丝组件7纺出的丝经冷却风窗9风冷后，形成结晶初生长丝设定热空气温度为310℃。初生长丝被送到成网机10上进行铺网，成网机10下方设有吸风系统11，铺好的纤维经自粘合或热轧系统12加热加压热轧，热轧后形成的纤维材料冷却后送入收卷机13收卷获得纤维材料产品。将制得的PEW/PP纤维吸附材料在纯苯系物、水面苯系物、水中苯系物和水中进行吸附量测试，其饱和吸附量见表4。由表1、4数据对比可得：PEW/PP＝7.5％纤维吸附材料在纯苯、纯甲苯、纯二甲苯中的饱和吸附量分别为PP纤维吸附材料的1.29、1.35、1.40倍；PEW/PP＝7.5％纤维吸附材料在水面苯、水面甲苯、水面二甲苯的饱和吸附量分别为PP纤维吸附材料的1.31、1.31、1.32倍；PEW/PP＝7.5％纤维吸附材料在水中苯、水中甲苯、水中二甲苯的饱和吸附量分别为PP纤维吸附材料的2.40、2.58、3.25倍；PEW/PP＝7.5％纤维吸附材料在水中的饱和吸附量为PP纤维吸附材料的0.48倍。
表1 PP纤维吸附材料的饱和吸附量(g/g)
表2 PEW/PP＝2.5％纤维吸附材料的饱和吸附量(g/g)
表3 PEW/PP＝5％纤维吸附材料的饱和吸附量(g/g)
表4 PEW/PP＝7.5％纤维吸附材料的饱和吸附量(g/g)
Claims (7)
1.一种用PEW表面修饰的PP纤维吸附材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
A)将PP、PEW及助剂放入粉碎机中粉碎、拌匀，然后设定双螺杆挤出机的一区、二区、三区、机头的温度，加入拌匀的原料，同时调节螺杆转速，挤出熔体经牵引、水冷、切粒、干燥后得预混料；
B)设定熔喷纺丝机的螺杆一区、二区、三区、计量泵区、流道区及模头空气加热区的温度，同时开启鼓风机并预定空气压强至预定值，将上述各区温度加热至设定值，保温半小时后开动主机，再将步骤A)中预混料加入熔喷纺丝机的进料口，并调整熔喷纺丝机的螺杆转速和计量泵转速，熔体经过螺杆和计量泵送到喷丝板喷出，喷出的熔喷丝受到模头两侧冷却风窗吹出的热空气的喷吹和牵伸作用形成了熔喷纤维，熔喷纤维喷到传动的接收板上集聚成网得到用PEW表面修饰的PP纤维吸附材料；
其中所述的原料PEW中非晶态所占比例≥40％；所述的步骤A)中助剂为抗氧剂4010、抗氧剂2264、阻燃剂十溴二苯醚、四溴双酚A中的一种或几种的混合物，助剂的用量为原料总质量的0.02％。
2.根据权利要求1所述的用PEW表面修饰的PP纤维吸附材料的制备方法，其特征在于所述的步骤A)中原料PEW与PP的重量比例为1～15％。
3.根据权利要求2所述的用PEW表面修饰的PP纤维吸附材料的制备方法，其特征在于所述的原料PP的熔融流动速率≥1200g/10min。
4.根据权利要求1所述的用PEW表面修饰的PP纤维吸附材料的制备方法，其特征在于所述的步骤A)中双螺杆挤出机的温度为一区140℃、二区145℃、三区150℃、机头140℃，螺杆转速为140rpm。
5.根据权利要求1所述的用PEW表面修饰的PP纤维吸附材料的制备方法，其特征在于所述的步骤B)中熔喷纺丝机的螺杆一区、二区、三区的温度分别为170℃、200℃、230℃，计量泵温度为230℃。
6.根据权利要求5所述的用PEW表面修饰的PP纤维吸附材料的制备方法，其特征在于所述的熔喷纺丝机的计量泵转速为10-40rpm，且与之对应的螺杆转速为20-60rpm。
7.根据权利要求1所述的用PEW表面修饰的PP纤维吸附材料的制备方法，其特征在于所述的步骤B)中的冷却风窗的热空气温度为300-320℃。
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