CN104987640A - 一种新型碳纳米管-聚丙烯酸酯复合树脂吸收剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型碳纳米管-聚丙烯酸酯复合树脂吸收剂，其特征在于，由下列重量份的原料制备制成：十八烷基丙烯酸酯25-28、辛基丙烯酸酯19-22、0.45mol/L的过氧化氢溶液6-7、十二烷基苯磺酸钠1-1.5、OP-10 0.8-1、碳纳米管粉4-5、二异氰酸酯0.16-0.2、羧甲基纤维素4-5、乙酸乙酯22-24、过氧化苯甲酰1-1.2、对甲基苯乙烯0.9-1.2、二乙烯基苯1.8-2.5、纳米氢氧化铝1-2、硅烷偶联剂kh450 0.05-0.07、磷酸二异辛酯1-1.2、硅油0.5-0.6、蒸馏水适量；本发明可用于处理水面石油泄漏、危险有机液体泄漏、低辐射含油废水的处理等。

Description

一种新型碳纳米管-聚丙烯酸酯复合树脂吸收剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及材料领域，特别是一种新型碳纳米管-聚丙烯酸酯复合树脂吸收剂及其制备方法。

背景技术

伴随社会的不断进步和工业的快速发展，在工业生产、石油运输、人类活动、自然灾害等过程中经常会排放和产生废弃污染物质，这些泄漏事故和排放过程往往造成能源的损失和环境的威胁，甚至影响人类的健康，因此，找出高效的去除油品及有机污染物质的方法是非常必要的。

传统的吸油材料大多是无机材料和有机材料通过物理方法，经改性、混合、压制而成，按照其吸油机理可以分为包藏型吸油材料、凝胶型吸油材料和包藏凝胶复合型吸油材料，这类吸油材料是利用其表面、间隙及空洞的毛细管力进行吸油和/或利用分子间或物质间的物理凝聚力，在网络构造形成的过程中所产生的间隙空间而包裹吸油；以及现有存在的吸油树脂，是由两种及两种以上丙烯酸酯系或烯烃类反应单体聚合而成，具有一定的吸油倍率，但是吸油倍率不是很高，这是因为树脂是化学交联，共价键具有较大的键能，对分子链具有较强的束缚性，交联点间的链段较短且交联密度大，吸油后树脂网络链段很快伸展到最大程度，所以高吸油树脂具有较低的吸油倍率，而且吸油速度慢、吸油量少、保油性差，在实际操作中存在众多的不便，如吸收油份过后的吸油材料在运输和储存过程中油份会被重新释放到环境中，造成二次污染。因此，研制高效能的吸油产品具有重要实际意义。

碳纳米管是由单层或多层石墨片卷曲而成的无缝纳米管，因其优异的力学性能和电性能，可用于增强高分子材料，并有较好的导电性能。然而碳纳米管表面缺陷少，又有较大的比表面积和长径比，极易发生团聚，致使碳纳米管难以很好地分散，降低了其增强效果。由于碳纳米管的表面惰性，与基体材料间的界面结合弱，人们致力于然纳米管的分散以及表面改性。过氧化氢能有效地改变碳纳米管表面的疏水性，使其作为复合材料使用时发挥更好的功能。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型碳纳米管-聚丙烯酸酯复合树脂吸收剂及其制备方法。本发明通过添加适量的改性后的碳纳米管，有助于提高树脂的吸油倍率，而且使得树脂的三维网络结构更牢固，不仅可以解决传统吸油树脂吸油倍率低的问题，而且可以提高复合树脂的保油能力，同时树脂可以多次重复使用。

为了实现本发明的目的，本发明通过以下方案实施：

一种新型碳纳米管-聚丙烯酸酯复合树脂吸收剂其特征在于，由下列重量份的原料制备制成：十八烷基丙烯酸酯25-28、辛基丙烯酸酯19-22、0.45mol/L的过氧化氢溶液6-7、十二烷基苯磺酸钠1-1.5、OP-10 0.8-1、碳纳米管粉4-5、二异氰酸酯0.16-0.2、羧甲基纤维素4-5、乙酸乙酯22-24、过氧化苯甲酰1-1.2、对甲基苯乙烯0.9-1.2、二乙烯基苯1.8-2.5、纳米氢氧化铝1-2、硅烷偶联剂kh450 0.05-0.07、磷酸二异辛酯1-1.2、硅油0.5-0.6、蒸馏水适量；

本发明所述一种新型碳纳米管-聚丙烯酸酯复合树脂吸收剂，由以下具体步骤制成：

（1）将碳纳米管粉浸入0.45mol/L的过氧化氢溶液中，以300转/分的速度搅拌反应2小时，过滤出粉体，用蒸馏水反复洗涤后烘干，将十二烷基苯磺酸钠、OP-10混合加入10倍量的蒸馏水，然后与烘干后的碳纳米管粉混合，搅拌分散均匀；

（2）将羧甲基纤维素加入30倍量的蒸馏水中，加热至完全溶解，缓慢降温至室温，加入步骤（1）得到的产物，继续搅拌至分散均匀，然后在氮气保护下依次缓慢的加入乙酸乙酯、过氧化苯甲酰、二异氰酸酯、十八烷基丙烯酸酯、辛基丙烯酸酯，控制搅拌速度为1000转/分，然后缓慢升温至40℃，搅拌反应10分钟后，继续升温至70℃，搅拌反应20分钟后，继续升温至80℃，以400转/分的速度搅拌反应1小时，得到高分子树脂微球；

（3）将纳米氢氧化铝与硅烷偶联剂kh450放入球磨机中球磨60分钟后取出，加入磷酸二异辛酯继续搅拌混合均匀，然后加入对甲基苯乙烯、二乙烯基苯以及其余剩余成分，搅拌均匀后加入到步骤（2）的反应体系中，控温80℃，以1000转/分的速度继续反应1.5-2小时，即在在高分子树脂微球表面制备一层高交联度的表层结构；

（4）将反应体系降至室温，将得到的固体聚合物微球过滤，用80℃蒸馏水洗涤 3次，最后在50℃下干燥 24小时即得最终产品。

本发明的有益效果是：本发明添加适量的过氧化氢溶液改性的碳纳米管粉体，改性后的粉体具有一定的疏水亲油作用，内层树脂的三维网状结构和改性粉体的片层结构共同吸油，起到协同作用，进而增大了内层树脂的吸油倍率，使得丙烯酸系树脂的三维网络结构更牢固，而且内层复合树脂的热稳定性得到一定程度的提高。

本发明在内层复合树脂聚合的同时，在外表面聚集一层薄薄的对甲基苯乙烯交联聚合物，对内层复合树脂的吸油倍率影响较小，同时内含疏水改性后的纳米氢氧化铝与磷酸二异辛酯，提高了阻燃性能，同时由于外层聚合物交联密度高于内层聚合物，配合致孔剂硅油的作用，赋予了吸油树脂微球更大的表面积，为吸附提供了更大的动力，提高了吸油速率，同时由于高交联表面，可以提高树脂极性、刚性，避免吸油树脂颗粒之间的黏结。

本发明吸收材料能吸收几乎所有的液体有机化学品，包含汽油、柴油、航空燃油、原油等燃料，苯、二甲苯等芳烃溶剂，以及全氯乙烯、甲基乙基酮等氯化溶剂和极性化合物。本发明可用于处理水面石油泄漏、危险有机液体泄漏、低辐射含油废水的处理、风力发电机机油泄漏、实验室及工厂药品应急防护、交通运输行业及高速公路污染控制、合成树脂的添加剂等。

具体实施方案

下面通过具体实例对本发明进行详细说明。

一种新型碳纳米管-聚丙烯酸酯复合树脂吸收剂其特征在于，由下列重量份（公斤）的原料制备制成：十八烷基丙烯酸酯25、辛基丙烯酸酯19、0.45mol/L的过氧化氢溶液6、十二烷基苯磺酸钠1、OP-10 0.8、碳纳米管粉4、二异氰酸酯0.16、羧甲基纤维素4、乙酸乙酯22、过氧化苯甲酰1、对甲基苯乙烯0.9、二乙烯基苯1.8、纳米氢氧化铝1、硅烷偶联剂kh450 0.05、磷酸二异辛酯1、硅油0.5、蒸馏水适量；

本发明所述一种新型碳纳米管-聚丙烯酸酯复合树脂吸收剂，由以下具体步骤制成：

（1）将碳纳米管粉浸入0.45mol/L的过氧化氢溶液中，以300转/分的速度搅拌反应2小时，过滤出粉体，用蒸馏水反复洗涤后烘干，将十二烷基苯磺酸钠、OP-10混合加入10倍量的蒸馏水，然后与烘干后的碳纳米管粉混合，搅拌分散均匀；

（2）将羧甲基纤维素加入30倍量的蒸馏水中，加热至完全溶解，缓慢降温至室温，加入步骤（1）得到的产物，继续搅拌至分散均匀，然后在氮气保护下依次缓慢的加入乙酸乙酯、过氧化苯甲酰、二异氰酸酯、十八烷基丙烯酸酯、辛基丙烯酸酯，控制搅拌速度为1000转/分，然后缓慢升温至40℃，搅拌反应10分钟后，继续升温至70℃，搅拌反应20分钟后，继续升温至80℃，以400转/分的速度搅拌反应1小时，得到高分子树脂微球；

（3）将纳米氢氧化铝与硅烷偶联剂kh450放入球磨机中球磨60分钟后取出，加入磷酸二异辛酯继续搅拌混合均匀，然后加入对甲基苯乙烯、二乙烯基苯以及其余剩余成分，搅拌均匀后加入到步骤（2）的反应体系中，控温80℃，以1000转/分的速度继续反应1.5小时，即在在高分子树脂微球表面制备一层高交联度的表层结构；

（4）将反应体系降至室温，将得到的固体聚合物微球过滤，用80℃蒸馏水洗涤 3次，最后在50℃下干燥 24小时即得最终产品。

本发明产品为乳白色不透明球状颗粒，对其进行检测，结果为吸收率（0#柴油）87.5%，吸收率（三氯乙烷）89.6%；保油率（0#柴油）83.2%，保油率（三氯乙烷）82.1%，远远大于检验标准。

Claims (2)

1.一种新型碳纳米管-聚丙烯酸酯复合树脂吸收剂，其特征在于，由下列重量份的原料制备制成：十八烷基丙烯酸酯25-28、辛基丙烯酸酯19-22、0.45mol/L的过氧化氢溶液6-7、十二烷基苯磺酸钠1-1.5、OP-10 0.8-1、碳纳米管粉4-5、二异氰酸酯0.16-0.2、羧甲基纤维素4-5、乙酸乙酯22-24、过氧化苯甲酰1-1.2、对甲基苯乙烯0.9-1.2、二乙烯基苯1.8-2.5、纳米氢氧化铝1-2、硅烷偶联剂kh450 0.05-0.07、磷酸二异辛酯1-1.2、硅油0.5-0.6、蒸馏水适量。

2.根据权利要求1所述一种新型碳纳米管-聚丙烯酸酯复合树脂吸收剂，其特征在于，由以下具体步骤制成：

（1）将碳纳米管粉浸入0.45mol/L的过氧化氢溶液中，以300转/分的速度搅拌反应2小时，过滤出粉体，用蒸馏水反复洗涤后烘干，将十二烷基苯磺酸钠、OP-10混合加入10倍量的蒸馏水，然后与烘干后的碳纳米管粉混合，搅拌分散均匀；

（2）将羧甲基纤维素加入30倍量的蒸馏水中，加热至完全溶解，缓慢降温至室温，加入步骤（1）得到的产物，继续搅拌至分散均匀，然后在氮气保护下依次缓慢的加入乙酸乙酯、过氧化苯甲酰、二异氰酸酯、十八烷基丙烯酸酯、辛基丙烯酸酯，控制搅拌速度为1000转/分，然后缓慢升温至40℃，搅拌反应10分钟后，继续升温至70℃，搅拌反应20分钟后，继续升温至80℃，以400转/分的速度搅拌反应1小时，得到高分子树脂微球；

（3）将纳米氢氧化铝与硅烷偶联剂kh450放入球磨机中球磨60分钟后取出，加入磷酸二异辛酯继续搅拌混合均匀，然后加入对甲基苯乙烯、二乙烯基苯以及其余剩余成分，搅拌均匀后加入到步骤（2）的反应体系中，控温80℃，以1000转/分的速度继续反应1.5-2小时，即在在高分子树脂微球表面制备一层高交联度的表层结构；

（4）将反应体系降至室温，将得到的固体聚合物微球过滤，用80℃蒸馏水洗涤 3次，最后在50℃下干燥 24小时即得最终产品。