CN103936919B - 一种具有良好机械性能的高吸油树脂的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有良好机械性能的新型高吸油性树脂的制备方法，采用本体聚合法，以丙烯酸酯类单体和苯乙烯为单体，反应型低聚硅氧烷为交联剂，AIBN为引发剂，合成了一种新型高吸油凝胶。本发明的吸油凝胶不但有机溶剂吸收率大大提高，而且具有较好的机械强度，可用于海上溢油处理、工厂有机溶剂泄露处理等领域。

Description

一种具有良好机械性能的高吸油树脂的制备方法
技术领域
本发明涉及一种具有良好机械性能的高吸油树脂的制备方法，适用于海上溢油处理、工厂有机溶剂泄露处理等领域。
背景技术
近年来，随着油品应用范围越来越广，油品在使用和运输过程中出现了多次事故，对环境造成了极大的影响，尤其是最近海上溢油事件频出，如何解决油和其它有机溶剂在开采、运输或储存过程中由事故或人为原因的泄漏所造成的环境污染问题，受到世界各国人民的强烈关注。油污对生态系统的不利影响及其对动植物生存环境的长期污染，亟需人类开发一类能够有效清除油污和其它有机溶剂的材料。为此，多种处理油污的材料（如分散剂、凝固剂、吸附剂等）陆续投入使用。其中，吸附材料安全无毒，对环境不会造成二次污染，在国内外使用较为广泛。高吸油树脂有着类似高吸水树脂的网络结构，具有吸油能力强，保油能力好，回收方便，耐热性好等特点，成为目前最为理想的吸油材料。
根据聚合单体的不同，高吸油树脂可以分为三类：烯烃类高吸油树脂、聚氨酯类高吸油树脂、丙烯酸酯类高吸油树脂。其中丙烯酸酯类高吸油树脂单体来源广泛，聚合工艺比较成熟，是目前国内研究的主要方向。国内研究者大多采用普通有机交联剂制备高吸油树脂，树脂存在吸油率不高、机械性能差等缺点。例如魏徵等以甲基丙烯酸丁酯和丙烯酸丁酯为单体，采用悬浮聚合法制备了丙烯酸短链烷基酯类高吸油树脂，树脂的保油率较高且可以重复使用多次，但树脂对氯仿的吸油率仅为11.2g/g。文善熊等以丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)及丙烯酸异辛酯(EHA)为共聚单体，采用悬浮聚合法合成了三元共聚高吸油树脂，树脂的保油性能好，但吸油率也不是很理想。
发明内容
本发明的目的就是合成一种既具有较高吸油率又具有良好机械性能的吸油树脂。
本发明具体采用如下技术方案：
一种高强度高吸油率吸油凝胶的制备方法，包括如下步骤：首先以硅烷偶联剂KH-570水解制备反应型低聚硅氧烷（OligomericSilsesquioxanes，OSS），然后以该反应型低聚硅氧烷为交联剂，苯乙烯和一种丙烯酸酯类单体共聚合，合成了聚丙烯酸酯类高吸油凝胶。
具体步骤如下：
（1）称取13.78g硅烷偶联剂KH-570、3g去离子水、3g三乙胺和50g四氢呋喃加入到圆底烧瓶内，45℃下搅拌反应24小时，减压蒸馏得到淡黄色黏稠状液体，乙醚洗涤除去未反应的小分子得到反应型低聚硅氧烷。
（2）称取0.12g步骤（1）制备的反应型低聚硅氧烷、单体和0.78～1g引发剂，加入到100ml的烧瓶中，磁力搅拌均匀；体系经抽真空、通氮气后转移至容器中，55℃水浴反应12h，即得高吸油凝胶。
其中，步骤（2）中所述单体为10～30ｇ苯乙烯和30～50ｇ丙烯酸酯类单体，所述丙烯酸酯类单体为丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯或丙烯酸月桂酯。
其中，步骤（2）中所述引发剂为偶氮二异丁腈（AIBN）或过氧化苯甲酰（BPO）。
本发明采用本体聚合法，以丙烯酸酯类单体和苯乙烯（St）为单体，反应型低聚硅氧烷（OSS）为交联剂，AIBN为引发剂，合成了一种新型高吸油凝胶。本发明的吸油凝胶不但有机溶剂吸收率大大提高，而且具有较好的机械强度，可用于海上溢油处理、工厂有机溶剂泄露处理等领域。
本发明采用的交联剂为KH-570水解得到的低聚硅氧烷，而常规吸油树脂使用的交联剂多为二乙烯苯或者丙烯酸醇酯类的小分子交联剂，小分子交联剂由于在交联点间易形成应力集中点，所以机械性能非常差，且交联网络均匀性差，分子链受交联束缚，吸油能力也较差。在使用低聚物后，由于交联剂分子较大，大大降低了应力集中现象，所以可以提高机械性能，同时分子链所受束缚减小，吸油能力也得到了提升。
具体实施方式
实施例1：
（1）准确称取13.78gKH-570、3g去离子水、3g三乙胺和50g四氢呋喃加入到圆底烧瓶内，45℃下搅拌反应24小时，减压蒸馏得到淡黄色黏稠状液体，乙醚洗涤除去未反应的小分子得到反应型低聚硅氧烷。
（2）称取一0.12g步骤（1）制备的反应型低聚硅氧烷、20g苯乙烯、40g丙烯酸丁酯、0.78g引发剂AIBN，加入到100ml的烧瓶中，磁力搅拌均匀；体系经抽真空、通氮气后转移至容器中，55℃水浴反应12h，即得高吸油凝胶。
实施例2：
1）准确称取13.78gKH-570、3g去离子水、3g三乙胺和50g四氢呋喃加入到圆底烧瓶内，45℃下搅拌反应24小时，减压蒸馏得到淡黄色黏稠状液体，乙醚洗涤除去未反应的小分子得到反应型低聚硅氧烷。
（2）称取一0.12g步骤（1）制备的反应型低聚硅氧烷、20g苯乙烯、40g甲基丙烯酸甲酯、0.78g引发剂AIBN，加入到100ml的烧瓶中，磁力搅拌均匀；体系经抽真空、通氮气后转移至容器中，55℃水浴反应12h，即得高吸油凝胶。
实施例3：
1）准确称取13.78gKH-570、3g去离子水、3g三乙胺和50g四氢呋喃加入到圆底烧瓶内，45℃下搅拌反应24小时，减压蒸馏得到淡黄色黏稠状液体，乙醚洗涤除去未反应的小分子得到反应型低聚硅氧烷。
（2）称取一0.12g步骤（1）制备的反应型低聚硅氧烷、20g苯乙烯、50g丙烯酸月桂酯、0.78g引发剂AIBN，加入到100ml的烧瓶中，磁力搅拌均匀；体系经抽真空、通氮气后转移至容器中，55℃水浴反应12h，即得高吸油凝胶。
性能评价：
（一）吸油率
吸油率是单位质量的吸油凝胶对特定有机溶剂在给定时间内的吸收倍率。
测试方法：准确称取一定量的高吸油凝胶并置于无纺布袋中，室温下浸入足量待测有机溶剂中，每隔一定时间取出并淌滴5min之后称取吸油后凝胶的质量，直至质量不再变化为止。由式(1)计算凝胶的吸油率Q。
Q=(m1-m0)/m0(1)
式中：Q为吸油率，m0、m1分别为凝胶吸油前、后的质量。
（二）离心保油率
准确称取一定质量的高吸油凝胶，待其于待测有机溶剂中吸油达饱和后称重并迅速转移至塑料离心管中，于1000r／min的转速下高速离心5min，迅速倾出离心出来的有机溶剂并重新称量凝胶的质量，根据式(2)计算离心保油率K。
K=(m2-m0)/(m1-m0)*100%(2)
式中，K为保油率；m0、m1、m2分别为凝胶吸油前、吸油达饱和后及离心后的质量。
高吸油树脂的吸油率和保油率
（三）拉伸率：
树脂吸油前可以拉伸到原长的约6倍，拉伸过程中树脂无断裂、撕裂现象，当外力去除后树脂几乎恢复原状。

Claims (5)

1.一种具有良好机械性能的高吸油凝胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：首先以硅烷偶联剂KH-570水解制备反应型低聚硅氧烷，然后以该反应型低聚硅氧烷为交联剂，苯乙烯和一种丙烯酸酯类单体共聚合，合成了聚丙烯酸酯类高吸油凝胶；所述步骤具体如下：
（1）准确称取一定量的KH-570、去离子水、三乙胺和四氢呋喃加入到圆底烧瓶内，45℃下搅拌反应24小时，减压蒸馏得到淡黄色黏稠状液体，乙醚洗涤除去未反应的小分子得到反应型低聚硅氧烷；
（2）称取一定量步骤（1）制备的反应型低聚硅氧烷、苯乙烯和一种丙烯酸酯类单体，以及引发剂，加入到烧瓶中，磁力搅拌均匀；体系经抽真空、通氮气后转移至容器中，55℃水浴反应12h，即得高吸油凝胶。
2.根据权利要求1的制备方法，其特征在于，步骤（2）中所述丙烯酸酯类单体为丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯或丙烯酸月桂酯。
3.根据权利要求1的制备方法，其特征在于，步骤（2）中所述引发剂为偶氮二异丁腈或过氧化苯甲酰。
4.根据权利要求1的制备方法，其特征在于，步骤（2）中所述容器为塑料容器。
5.权利要求1-4任一项制备方法制备的高吸油凝胶在事故处理领域的应用，其特征在于，所述事故为海上溢油、工厂有机溶剂泄露。
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