CN103724564A - 一种基于木棉纤维三维网络吸油材料 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于木棉纤维三维网络吸油材料。本发明以活化处理的木棉纤维为基材，在引发剂的存在下，经接枝共聚、交联、洗涤、干燥、粉碎而制成的一种三维网络吸油材料。吸油材料其干物吸收柴油的质量倍数为40-50，吸收汽油的质量倍数为40-47，吸收氯仿的质量倍数为60-67。本发明制备操作简便，产物具有吸油倍率高和吸油速率快的特点，可在海面、河流和湖泊水面油污染以及厨房等领域得到应用。

Description

一种基于木棉纤维三维网络吸油材料

技术领域

本发明涉及吸油材料领域，具体是一种基于木棉纤维三维网络吸油材料。

背景技术

在石油的开采、精炼和油品的运输、转移及其使用过程中，原油和成品油泄漏事件频繁发生，对水环境的污染越来越严重，开发高效吸油材料一直是人们关注的热点。

近年来，有机-无机复合高吸油性树脂的开发受到了广泛关注。中国专利CN101914180A和CN101891860A针对喷气燃料采用乳液聚合反应制备了高吸油树脂。中国专利CN101575404公开了一种含有环糊精分子的高吸油树脂的制备方法，该技术是采用悬浮聚合法制备的高吸油树脂，在体系中引入环糊精起到了致孔剂的作用，制备的含有环糊精分子的高吸油树脂，具有很高的吸油率和保油率且能多次重复使用。但采用木棉纤维制备高吸油树脂还鲜见报道。

木棉原产地为中国、越南、缅甸、印度等地。木棉纤维属于单细胞果实纤维，具有独特的薄壁大中空的形态结构，主要化学组成为纤维素、木质素、木聚糖，可与疏水单体发生聚合反应。因此，利用木棉纤维开发高吸油树脂，不仅可有效利用自然界中存在的资源，而且可满足海面、河流和湖泊水面油污染对高吸油材料的需求。

发明内容

本发明的目的就是利用木棉纤维的特殊优势，经接枝共聚后提供一种吸油容量大、吸油速率快、生物降解性好和可再生利用的三维网络吸油材料。

本发明通过以下措施来实现：

本发明采用木棉纤维以及甲基丙烯酸酯作为三维网络吸油材料的主要原料，添加引发剂和交联剂，在水溶液中经接枝共聚、交联、洗涤、干燥、粉碎制成复合型三维网络吸油材料。

木棉纤维是一种中空结构的天然植物纤维，广泛分布于我国的云南、广东、广西和海南等地，储量丰富，价格低廉。氧化处理木棉纤维表面存在大量的纤维素羟基，可以与丙烯酸酯实现有效接枝，改善吸油纤维对油分子的亲和性，形成具有高吸油性的木棉纤维吸油材料。同时，木棉纤维吸收的油贮藏于纤维中空管以及纤维间隙中，应用于油品回收时不但可以发挥吸油剂所固有的作用，而且可以通过简单的挤压设备回收油后循环使用。

一种基于木棉纤维三维网络吸油材料，其特征在于吸油材料原料的质量份数为甲基丙烯酸酯40-80份、木棉纤维20-60份、引发剂0.05-1.0份、交联剂0.05-1.0份；制备方法是将木棉纤维先进行粉碎和氧化处理，然后加入甲基丙烯酸酯、交联剂和引发剂溶液，蒸馏水作为反应介质，升温至60-90℃反应3-5小时，然后将反应物过滤，用热水反复洗涤，干燥后粉碎得到。

上述所说的交联剂是指制备聚甲基丙烯酸酯类高吸油树脂时常用的交联剂，本发明选用二甲基丙烯酸乙二醇酯、二丙二醇二丙烯酸酯、二甲基丙烯酸-1,3-丁二醇酯，二甲基丙烯酸新戊二醇酯、二丙烯酸-1,6-己二醇酯中的一种。

本发明所说的引发剂选用的是过氧化苯甲酰。

本发明所述的木棉纤维长度控制在0.5-4cm。

本发明所述的木棉纤维进行氧化处理过程，使用的氧化剂为NaClO₂或者H₂O₂,加入的质量分数为1%-5%，处理温度68-72℃，处理时间50-70min。

本发明所述的甲基丙烯酸酯可在下列中选择：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、甲基丙烯酸戊酯、甲基丙烯酸己酯、甲基丙烯酸辛酯、甲基丙烯酸月桂酸酯、甲基丙烯酸十三酯、甲基丙烯酸十六酯。

本发明所述的溶解过氧化苯甲酰所用溶剂可在下列中选择：二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、四氢呋喃、吡啶、丙酮或乙醇。

本发明所述的溶剂与反应体系中蒸馏水的体积比控制在2.5%-50%范围内。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：①由于使用了性能和结构独特的木棉纤维，该复合高吸油树脂具有较高的吸油倍率，其干物吸收柴油的质量倍数为40-50，吸收汽油的质量倍数为40-47，吸收氯仿的质量倍数为60-67。②本发明制备方法简单，成本低廉，具有可生物降解性，属于新型环境友好型吸油材料；③本发明制备的吸油剂密度小，在吸附油后人漂浮在水面，经过简单的挤压即可回收吸附的油；④本发明制备的吸油剂不仅可满足海面、河流和湖泊水面油污染对高吸油材料的需求，还可以应用于厨房、餐饮、汽修以及工业含油污水净化等领域。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明。

实施例1：

将木棉纤维先粉碎至4cm左右，加入到含1%亚氯酸钠的水溶液中，升温至70℃处理1h。反应结束后，用蒸馏水洗涤至中性，纤维在70℃下烘干至恒重备用。将活化后的10g木棉纤维加入到含700ml蒸馏水的反应器中，加入溶有0.045g引发剂的50ml二甲基甲酰胺溶液、10g甲基丙烯酸丁酯和0.045g二甲基丙烯酸乙二醇酯，升温至80℃搅拌反应2h。反应结束后，产物用热水反复洗涤，在70℃下烘干至恒重，粉碎。本实施例中的产品每克吸柴油48g，汽油43g，氯仿67g。

实施例2：

将木棉纤维先粉碎至3cm左右，加入到含1.5%亚氯酸钠的水溶液中，升温至70℃处理1h。反应结束后，用蒸馏水洗涤至中性，纤维在70℃下烘干至恒重备用。将活化后的15g木棉纤维加入到含700ml蒸馏水的反应器中，加入溶有0.045g引发剂的50ml二甲基亚砜溶液、12g甲基丙烯酸乙酯和0.06g二甲基丙烯酸乙二醇酯，升温至80℃搅拌反应3h。反应结束后，产物用热水反复洗涤，在70℃下烘干至恒重，粉碎。本实施例中的产品每克吸柴油46g，汽油41g，氯仿64g。

实施例3：

将木棉纤维先粉碎至2cm左右，加入到含2%亚氯酸钠的水溶液中，升温至70℃处理1h。反应结束后，用蒸馏水洗涤至中性，纤维在70℃下烘干至恒重备用。将活化后的15g木棉纤维加入到含700ml蒸馏水的反应器中，加入溶有0.045g引发剂的50ml二甲基亚砜溶液、12g甲基丙烯酸甲酯和0.045g二甲基丙烯酸乙二醇酯，升温至90℃搅拌反应2h。反应结束后，产物用热水反复洗涤，在70℃下烘干至恒重，粉碎。本实施例中的产品每克吸柴油45g，汽油43g，氯仿63g。

实施例4：

将木棉纤维先粉碎至4cm左右，加入到含2%亚氯酸钠的水溶液中，升温至70℃处理1h。反应结束后，用蒸馏水洗涤至中性，纤维在70℃下烘干至恒重备用。将活化后的15g木棉纤维加入到含700ml蒸馏水的反应器中，加入溶有0.045g引发剂的50ml二甲基亚砜溶液、13g甲基丙烯酸辛酯和0.045g二甲基丙烯酸-1,3-丁二醇酯，升温至90℃搅拌反应2h。反应结束后，产物用热水反复洗涤，在70℃下烘干至恒重，粉碎。本实施例中的产品每克吸柴油44g，汽油43g，氯仿62g。

实施例5：

将木棉纤维先粉碎至4cm左右，加入到含2%亚氯酸钠的水溶液中，升温至70℃处理1h。反应结束后，用蒸馏水洗涤至中性，纤维在70℃下烘干至恒重备用。将活化后的15g木棉纤维加入到含700ml蒸馏水的反应器中，加入溶有0.045g引发剂的50ml四氢呋喃溶液、15g甲基丙烯酸辛酯和0.060g二甲基丙烯酸乙二醇酯，升温至70℃搅拌反应3h。反应结束后，产物用热水反复洗涤，在70℃下烘干至恒重，粉碎。本实施例中的产品每克吸柴油47g，汽油44g，氯仿63g。

Claims (8)

1.一种基于木棉纤维三维网络吸油材料，其特征在于吸油材料原料的质量份数为甲基丙烯酸酯40-80份、木棉纤维20-60份、引发剂0.05-1.0份、交联剂0.05-1.0份；制备方法是将木棉纤维先进行粉碎和氧化处理，然后加入甲基丙烯酸酯、交联剂和引发剂溶液，蒸馏水作为反应介质，升温至60-90℃反应3-5小时，然后将反应物过滤，用热水反复洗涤，干燥后粉碎得到。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于交联剂选自二甲基丙烯酸乙二醇酯、二丙二醇二丙烯酸酯、二甲基丙烯酸-1,3-丁二醇酯，二甲基丙烯酸新戊二醇酯、二丙烯酸-1,6-己二醇酯中的一种。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于引发剂选用过氧化苯甲酰。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于木棉纤维长度为0.5-4cm。

5.如权利要求1或4所述的方法，其特征在于所述的木棉纤维进行氧化处理过程，使用的氧化剂为NaClO₂或者H₂O₂,加入的质量分数为1%-5%，处理温度68-72℃，处理时间50-70min。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的甲基丙烯酸酯可在下列中选择：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、甲基丙烯酸戊酯、甲基丙烯酸己酯、甲基丙烯酸辛酯、甲基丙烯酸月桂酸酯、甲基丙烯酸十三酯、甲基丙烯酸十六酯。

7.如权利要求3所述的方法，其特征在于所述的溶解过氧化苯甲酰所用溶剂可在下列中选择：二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、四氢呋喃、吡啶、丙酮或乙醇。

8.如权利要求1或7所述的方法，其特征在于所述的溶剂与反应体系中蒸馏水的体积比控制在2.5%-50%范围内。