CN102935354A - 一种新型开放微孔分子载体及其制备方法 - Google Patents

一种新型开放微孔分子载体及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种新型开放微孔分子载体，有两种形式。一种为内容物式开放微孔分子载体，另一种为外涂式开放微孔分子载体。分子载体的制备方法是先制备开放微孔基体，然后加入内容物和外涂物。本发明通过科学合理的配比设计，提高淀粉和聚烯烃或淀粉和三元共聚物的相容性，帮助达到过滤、附着、吸附等使用功能的开放微孔分子载体，该开放微孔分子载体可以填充分子级别的内容物或半嵌入分子级别的悬挂物，也可以将外涂物进行膜交联。

Description

一种新型开放微孔分子载体及其制备方法
技术领域
本发明属于一种应用于废弃物处理领域的新型材料，如工业污水处理、民用污水处理、净水处理、污染气体处理，具体是一种新型开放微孔分子载体及其制备方法。
背景技术
我国污水处理行业经过“十一五”期间的高速发展，“十二五”期间将从大规模集中式向中小规模分散式转变，形成“以大型为主，中小型互补”的布局。
工业污水处理中的微电解填料，填料是由铁和炭混合成球形，堆放在一起处理原水，其原理是铁和碳形成微电解循环，产生正负电荷，电离污水中污染物溶液的正负离子。
民用污水处理中的生物膜法工艺，其特点是在池内设置载体，载体上附着微生物膜，池底曝气对污水进行充氧，利用微生物处理污水的方法。良好的微生物附着性能主要指微生物附着速度和最终附着量的大小，取决于载体表面的物理化学特性。物理性质主要指载体的比表面、孔隙度、表面粗糙度的大小和结构形状。化学性质主要指对微生物无毒、表面的亲疏水性及表面电荷。良好的水力学特性为附着、栖息在载体上的微生物所需的反应底物及产物的传递创造条件，并保持反应器中良好的水力学条件，减少反应器的运行能耗。机械强度高防止载体使用过程中引起较大程度的破损。稳定性好具有较好的生物、化学及抗老化的稳定性，对环境中所发生的化学反应表现出最大的惰性。比重适中最好接近水的比重，能在曝气条件下随水一起翻动。成本低廉。
净水处理中的膜技术，不同微孔大小的膜，能够过滤不同级别的水。厘米级别的膜能够透过厘米尺寸的物体，毫米级别的膜能够透过毫米尺寸的物体，微米级别的膜能够透过微米尺寸的物体，纳米级别的膜能够透过纳米尺寸的物体，分子级别的膜能够透过分子尺寸的物体，厘米、毫米级别的膜能够应用在污水处理上，微米以下级别的膜能够应用在净水处理上。
废气处理中的吸附功能，气体中的污染物分子被填料吸附后混入喷淋水流出。
高分子材料构成的相互交联的三维立体空间网状结构，开放的交联空间结构具有一定的强度，其空间可以填充分子级别的内容物或半嵌入分子级别的悬挂物，或利用结构的外层或夹层涂以铸膜液，形成耐受一定压力的膜结构产品。帮助达到过滤、附着、吸附等使用功能的载体即为开放微孔分子载体。其衍生的相关技术即为开放微孔分子载体应用技术。
开放微孔分子载体的基础材料一般由聚烯烃或其共聚物或三元共聚物组成，可以选择聚乙烯、聚丙烯、ABS树脂。
聚乙烯的特点：聚乙烯无臭，无毒，手感似蜡，具有优良的耐低温性能(最低使用温度可达-70～-100℃)，化学稳定性好，能耐大多数酸碱的侵蚀(不耐具有氧化性质的酸)，常温下不溶于一般溶剂，吸水性小，但由于其为线性分子可缓慢溶于某些有机溶剂，且不发生溶胀，电绝缘性能优良；但聚乙烯对于环境应力(化学与机械作用)是很敏感的，耐热老化性差。来源广泛。
聚丙烯的特点：无毒、无味，密度小，强度、刚度、硬度耐热性均优于低压聚乙烯,可在100度左右使用。具有良好的电性能和高频绝缘性不受湿度影响，但低温时变脆、不耐磨、易老化.适于制作一般机械零件,耐腐蚀零件和绝缘零件，常见的酸、碱有机溶剂对它几乎不起作用。来源广泛。
ABS树脂的特点：ABS树脂是丙烯腈（Acrylonitrile）、1,3-丁二烯（Butadiene）、苯乙烯（Styrene）三种单体的接枝共聚物。ABS树脂是微黄色固体，有一定的韧性，密度约为1.04~1.06 g/cm3。它抗酸、碱、盐的腐蚀能力比较强，也可在一定程度上耐受有机溶剂溶解。 ABS树脂可以在-25℃~60℃的环境下表现正常，而且有很好的成型性，加工出的产品表面光洁，易于染色和电镀。
在基础材料中混入淀粉制备淀粉/聚合物塑料，由于淀粉中含有大量的羟基因此表现出很强的亲水性，而聚烯烃和三元共聚物不含亲水性基因，表现为疏水性。为了使两种不相容的物质共混，必须提高淀粉和聚烯烃或淀粉和三元共聚物的相容性。
发明内容
本发明的目的是通过科学合理的配比设计，提高淀粉和聚烯烃或淀粉和三元共聚物的相容性，帮助达到过滤、附着、吸附等使用功能的开放微孔分子载体，该开放微孔分子载体可以填充分子级别的内容物或半嵌入分子级别的悬挂物，也可以将外涂物进行膜交联。
本发明的技术方案是这样实现的：方案一、一种新型开放微孔分子载体，包括基体和内容物，其特征在于，基体的组成及其质量百分含量为：
基础材料70-90%，
相容剂2-6%，
引发剂0.1-0.8%，
比重剂2-10%，
生物亲和剂0.2-2%；
所述内容物为活性酶内容物或者微电解质内容物，所述内容物的加入量与基体的比例为：活性酶内容物：基体=0.25—4；微电解质内容物：基体=1—8。
方案二、一种新型开放微孔分子载体，包括基体和外涂物，其特征在于，基体的组成及其质量百分含量为：
基础材料70-90%，
相容剂2-6%，
引发剂0.1-0.8%，
比重剂2-10%，
生物亲和剂0.2-2%；
所述外涂物为醋酸纤维膜，所述外涂物的涂层厚度为：0.01—2.5mm。
所述基体的组成中还有抗氧化剂炭黑，其含量≤0.1%。
所述基体材料为聚乙烯、聚丙烯、ABS树脂和线性低密度聚乙烯的单体或者其共聚物。
所述引发剂为丙烯酸，比重剂为轻质碳酸钙，生物亲和剂为甲壳素。
所述活性酶内容物的组成及其质量百分含量为：甲壳素50%，淀粉25%、活性碳5%，丙酮5%，过氧化二异丙苯0.5%，其余为弹性LLDPE。
所述外涂物的组成及其质量百分含量为：苯乙烯30%、醋酸纤维素60%，明胶5%，二乙烯苯2.5%和甲苯2.5%。
内容物式新型开放微孔分子载体的制备方法，步骤如下：将基体按照配比混合，投入单螺杆造粒机挤出造粒，然后加入发泡剂投入双螺杆挤出机挤压成型，成型后进入高压室，高压空气控制在15倍的大气压，持续45分钟后迅速减压1分钟至常压获得基体，然后将内容物投入离心机甩出渗入基体中。也可以单螺杆造粒后加入发泡剂的同时加入内容物，然后投入双螺杆挤出机挤压成型。
外涂物式新型开放微孔分子载体的制备方法，步骤如下：将基体按照配比混合，投入单螺杆造粒机挤出造粒，然后加入发泡剂投入双螺杆挤出机挤压成型，成型后进入高压室，高压空气控制在15倍的大气压，持续45分钟后迅速减压1分钟至常压获得基体，然后用覆膜机将外涂物涂覆到基体上。
所述单螺杆挤出机的各分区温度为：一区170℃，二区175℃，三区185℃，四区195℃。
本发明的有益效果为：通过科学合理的配比设计，提高淀粉和聚烯烃或淀粉和三元共聚物的相容性，帮助达到过滤、附着、吸附等使用功能的开放微孔分子载体，该开放微孔分子载体可以填充分子级别的内容物或半嵌入分子级别的悬挂物，也可以将外涂物进行膜交联。
附图说明
图1是内容物式开放微孔分子载体的结构示意图。
图2是单层外涂物式开放微孔分子载体的结构示意图。
图3是夹层外涂物式开放微孔分子载体的结构示意图。

Claims (11)

1.一种新型开放微孔分子载体，包括基体和内容物，其特征在于，基体的组成及其质量百分含量为：
基础材料70-90%，
相容剂2-6%，
引发剂0.1-0.8%，
比重剂2-10%，
生物亲和剂0.2-2%；
所述内容物为活性酶内容物或者微电解质内容物，所述内容物的加入量与基体的比例为：活性酶内容物：基体=0.25—4；微电解质内容物：基体=1—8。
2.一种新型开放微孔分子载体，包括基体和外涂物，其特征在于，基体的组成及其质量百分含量为：
基础材料70-90%，
相容剂2-6%，
引发剂0.1-0.8%，
比重剂2-10%，
生物亲和剂0.2-2%；
所述外涂物为醋酸纤维膜，所述外涂物的涂层厚度为：0.01—2.5mm。
3.根据权利要求1或2所述的新型开放微孔分子载体，其特征在于，所述基体的组成中还有抗氧化剂炭黑，其含量≤0.1%。
4.根据权利要求1或2所述的新型开放微孔分子载体，其特征在于，所述基体材料为聚乙烯、聚丙烯、ABS树脂和线性低密度聚乙烯的单体或者其共聚物。
5.根据权利要求1或2所述的新型开放微孔分子载体，其特征在于，所述引发剂为丙烯酸，比重剂为轻质碳酸钙，生物亲和剂为甲壳素。
6.根据权利要求1所述的新型开放微孔分子载体，其特征在于，所述活性酶内容物的组成及其质量百分含量为：甲壳素50%，淀粉25%、活性碳5%，丙酮5%，过氧化二异丙苯0.5%，其余为弹性LLDPE。
7.根据权利要求2所述的新型开放微孔分子载体，其特征在于，所述外涂物的组成及其质量百分含量为：苯乙烯30%、醋酸纤维素60%，明胶5%，二乙烯苯2.5%和甲苯2.5%。
8.如权利要求1所述的新型开放微孔分子载体的制备方法，其特征在于，步骤如下：将基体按照配比混合，投入单螺杆造粒机挤出造粒，然后加入发泡剂投入双螺杆挤出机挤压成型，成型后进入高压室，高压空气控制在15倍的大气压，持续45分钟后迅速减压1分钟至常压获得基体，然后将内容物投入离心机甩出渗入基体中。
9.如权利要求2所述的新型开放微孔分子载体的制备方法，其特征在于，步骤如下：将基体按照配比混合，投入单螺杆造粒机挤出造粒，然后加入发泡剂投入双螺杆挤出机挤压成型，成型后进入高压室，高压空气控制在15倍的大气压，持续45分钟后迅速减压1分钟至常压获得基体，然后用覆膜机将外涂物涂覆到基体上。
10.根据权利要求8或9所述的新型开放微孔分子载体的制备方法，其特征在于，步骤如下：所述单螺杆挤出机的各分区温度为：一区170℃，二区175℃，三区185℃，四区195℃；所述双螺杆挤出机的各分区温度一区180℃，二区185℃，三区190℃，四区190℃。
11.根据权利要求8所述的新型开放微孔分子载体的制备方法，其特征在于，单螺杆造粒后加入发泡剂的同时加入内容物，然后投入双螺杆挤出机挤压成型。
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