CN105312036A - 一种吸附材料及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种吸附材料及其制备方法与应用，先将低分子量线性聚合物熔喷纺丝、后改性得到吸附材料，并通过加入改性剂调节纤维的结构；通过碘化钠提高了纤维的强度；通过快速交联在纤维表面形成交联层，并引入纳米粒子，进一步保证了纤维的强度，提高纤维吸附容量。本发明公开的纤维吸油基团含量大，可根据需要加工制成各种形状的产品，制备成吸附材料后其应用领域可被大大拓宽，可在有机液体污染治理领域发挥更为积极的作用；并且本发明的制备方法简单，易于操作，制备时间短，由此制备的吸附材料具有优异的吸附性能、强度好和可重复使用的特点，适合工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种环保材料的制造技术，具体涉及一种吸附材料及其制备方法与应用，属于高分子材料制备领域。
背景技术
随着工业化的发展，全球环境污染问题日趋严重。近年来，随着现代工业的高速发展，大量未经处理或处理未达标的污水直接排放，对水环境造成剧烈的破坏，导致水质恶化，水质型缺水问题日益突出。据调查显示，水质监测结果表明，长江安徽段的巢湖全湖平均为V类；黄河支流渭河的渭南市、淮河支流沙额河的周口市的国控断面全部为劣V类。在这种危急的形势下，水处理技术急迫需要快速的发展。其中，有机废液比如苯类、煤油以及汽油等不溶于水或难溶于水的油性低分子液态有机物、因各种事故泄漏的机油、原油，造成的河流、海洋等水资源污染问题亟待遏制和解决。高吸油材料在解决有机废液方面问题具有回收的有机液体有可能进行再次利用的优点，有效地节约了资源，提高了资源的利用率。因此，大力开发高吸油材料是当今研究热点。
然而，传统的水处理工艺如吸附法、活性污泥法等随着时间的推移，显示出了各自的弊端，如能耗高、处理效率低、产生二次污染物等等。而近些年，随着科学技术的进步，水处理技术的革新已不单纯的是传统处理工艺技术方面的发展，很多新材料在水处理中的应用，更使得水处理技术迅速发展。具有化学交联结构和可有效选择吸附有机液体的粒状合成吸油树脂，为治理有机液体污染问题提供了途径。高吸油树脂是一类亲油单体作为基本单体的低交联度聚合物，吸油机理类似高吸水性树脂的吸水机理。但是由于树脂形状的局限性，使高吸油树脂在应用领域方面受到了极大限制。目前常用的吸附纤维主要包括：活性炭纤维、将传统纤维材料制成的中孔吸附纤维等。但是，现有纤维吸附材料对污染物基本是以物理作用为主，这导致了其吸附容量小，吸附达饱和时间慢的缺点，而无法满足工业应用的要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种吸附材料的制备方法以及由其制备的吸附材料。
为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：
一种吸附材料的制备方法，包括以下步骤：
室温下，将聚酯树脂与碘化钠混合，再加入氧化锆以及贝壳粉，混合均匀得到混合物；然后将混合物加入螺杆挤出机中，制备聚酯粒子；再采用熔喷纺丝的方法将聚酯粒子制备成聚合物丝；然后将聚合物丝置入整理剂水溶液中，浸泡80秒；然后于150℃处理40秒，得到所述的吸附材料；
所述聚酯树脂的分子量为2.5～4万；
所述整理剂由丙烯酸混合物、二异戊二烯二环氧化物与N-甲酰吗啉以及水合肼组成。
本发明中，二异戊二烯二环氧化物的化学结构式为：
本发明利用新型整理剂处理改性聚酯纤维，得到的产品带有大量亲油性基团，结合纤维带有的改性粒子，达到增强纤维的吸附性能的效果。
本发明中，将丙烯酸丁酯与丙烯酸羟丙酯混合，再加入乳化剂和水；反应1小时后加入胡椒醛、OP100以及过硫酸钾，于50℃反应20分钟；再加入过硫酸铵，于80℃反应30分钟；冷却即得到丙烯酸混合物。
本发明中，聚酯树脂与碘化钠、氧化锆以及贝壳粉的质量比为1∶（0.01～0.012）∶（0.2～0.26）∶（0.1～0.12）。为了保证聚合物丝优异的力学性能以及发挥粒子效应，聚酯树脂与碘化钠、氧化锆以及贝壳粉的质量比为1∶0.01∶0.25∶0.12。
本发明整理剂中，丙烯酸混合物、二异戊二烯二环氧化物、N-甲酰吗啉以及水合肼的质量比为（1.5～1.8）∶1∶（0.2～0.34）∶（0.08～0.12）。为了保证优异的整理效果，整理剂中，丙烯酸混合物、二异戊二烯二环氧化物、N-甲酰吗啉以及水合肼的质量比优选为1.6∶1∶0.3∶0.1。
本发明中，整理剂的用量为聚合物丝质量的4.1%。
用于纺丝的聚合物的分子量及其分布不能太宽，否则不能满足熔体纺丝的条件，现有技术若将此类材料直接吸附有机物时易溶解于有机物中，因此必须进行交联处理，本发明创造性的在纺丝前进行聚酯改性处理很好的解决了这个技术难点，既保证了聚合物能满足纺丝的要求，又保证了最终得到的纤维具有一定的强度。因此本发明还公开了上述吸附材料在水处理中的应用。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
（1）本发明先将低分子量线性聚合物熔喷纺丝、后改性得到吸附材料，并通过加入改性剂调节纤维的结构；通过碘化钠提高了纤维的强度；通过快速交联在纤维表面形成交联层，并引入纳米粒子，进一步保证了纤维的强度，提高纤维吸附容量。
（2）本发明公开的纤维吸油基团含量大，可根据需要加工制成各种形状的产品，制备成吸附材料后其应用领域可被大大拓宽，可在有机液体污染治理领域发挥更为积极的作用；并且本发明的制备方法简单，易于操作，制备时间短，由此制备的吸附材料具有优异的吸附性能、强度好和可重复使用的特点，适合工业化生产。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述；本实施例中，整理剂的用量为聚合物丝质量的4.1%。
实施例一丙烯酸混合物的制备
将1Kg丙烯酸丁酯与800g丙烯酸羟丙酯混合，再加入80g十二烷基苯磺酸钠和500g水；反应1小时后加入140g胡椒醛、60gOP100以及40g过硫酸钾，于50℃反应20分钟；再加入50g过硫酸铵，于80℃反应30分钟；冷却即得到丙烯酸混合物。
实施例二
室温下，将100g聚酯树脂与1g碘化钠混合，再加入20g氧化锆以及10g贝壳粉，混合均匀得到混合物；然后将混合物加入螺杆挤出机中，制备聚酯粒子；再采用熔喷纺丝的方法将聚酯粒子制备成聚合物丝；然后取聚合物丝置入整理剂水溶液中，浸泡80秒；然后于150℃处理40秒，得到所述的吸附材料；
所述聚对苯二甲酸乙二酯的分子量为2.5～4万；所述整理剂由15g丙烯酸混合物、10g二异戊二烯二环氧化物、2gN-甲酰吗啉以及0.8g水合肼组成。
实施例三
室温下，将100g聚酯树脂与1.2g碘化钠混合，再加入26g氧化锆以及12g贝壳粉，混合均匀得到混合物；然后将混合物加入螺杆挤出机中，制备聚酯粒子；再采用熔喷纺丝的方法将聚酯粒子制备成聚合物丝；然后将聚合物丝置入整理剂水溶液中，浸泡80秒；然后于150℃处理40秒，得到所述的吸附材料；
所述聚对苯二甲酸乙二酯的分子量为2.5～4万；所述整理剂由15g丙烯酸混合物、10g二异戊二烯二环氧化物、2gN-甲酰吗啉以及0.8g水合肼组成。
实施例四
室温下，将100g聚酯树脂与1g碘化钠混合，再加入20g氧化锆以及10g贝壳粉，混合均匀得到混合物；然后将混合物加入螺杆挤出机中，制备聚酯粒子；再采用熔喷纺丝的方法将聚酯粒子制备成聚合物丝；然后取聚合物丝置入整理剂水溶液中，浸泡80秒；然后于150℃处理40秒，得到所述的吸附材料；
所述聚对苯二甲酸乙二酯的分子量为2.5～4万；所述整理剂由18g丙烯酸混合物、10g二异戊二烯二环氧化物、3.4gN-甲酰吗啉以及1.2g水合肼组成。
实施例五
室温下，将100g聚酯树脂与1.2g碘化钠混合，再加入26g氧化锆以及12g贝壳粉，混合均匀得到混合物；然后将混合物加入螺杆挤出机中，制备聚酯粒子；再采用熔喷纺丝的方法将聚酯粒子制备成聚合物丝；然后将聚合物丝置入整理剂水溶液中，浸泡80秒；然后于150℃处理40秒，得到所述的吸附材料；
所述聚对苯二甲酸乙二酯的分子量为2.5～4万；所述整理剂由18g丙烯酸混合物、10g二异戊二烯二环氧化物、3.4gN-甲酰吗啉以及1.2g水合肼组成。
实施例六
室温下，将100g聚酯树脂与1g碘化钠混合，再加入25g氧化锆以12g及贝壳粉，混合均匀得到混合物；然后将混合物加入螺杆挤出机中，制备聚酯粒子；再采用熔喷纺丝的方法将聚酯粒子制备成聚合物丝；然后将聚合物丝置入整理剂水溶液中，浸泡80秒；然后于150℃处理40秒，得到所述的吸附材料；
所述聚对苯二甲酸乙二酯的分子量为2.5～4万；所述整理剂由18g丙烯酸混合物、10g二异戊二烯二环氧化物、3.4gN-甲酰吗啉以及1.2g水合肼组成。
实施例七
室温下，将100g聚酯树脂与1g碘化钠混合，再加入25g氧化锆以12g及贝壳粉，混合均匀得到混合物；然后将混合物加入螺杆挤出机中，制备聚酯粒子；再采用熔喷纺丝的方法将聚酯粒子制备成聚合物丝；然后将聚合物丝置入整理剂水溶液中，浸泡80秒；然后于150℃处理40秒，得到所述的吸附材料；
所述聚对苯二甲酸乙二酯的分子量为2.5～4万；所述整理剂由15g丙烯酸混合物、10g二异戊二烯二环氧化物、2gN-甲酰吗啉以及0.8g水合肼组成。
实施例八
室温下，将100g聚酯树脂与1g碘化钠混合，再加入25g氧化锆以12g及贝壳粉，混合均匀得到混合物；然后将混合物加入螺杆挤出机中，制备聚酯粒子；再采用熔喷纺丝的方法将聚酯粒子制备成聚合物丝；然后将聚合物丝置入整理剂水溶液中，浸泡80秒；然后于150℃处理40秒，得到所述的吸附材料；
所述聚对苯二甲酸乙二酯的分子量为2.5～4万；所述整理剂由16g丙烯酸混合物、10g二异戊二烯二环氧化物、3gN-甲酰吗啉以及1g水合肼组成。
表1为实施例产品吸附容量和强度数据，可以看出，本发明的产品均有较好的吸附性能。
表1实施例产品吸附容量和强度的数据
Claims (10)
1.一种吸附材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
室温下，将聚酯树脂与碘化钠混合，再加入氧化锆以及贝壳粉，混合均匀得到混合物；然后将混合物加入螺杆挤出机中，制备聚酯粒子；再采用熔喷纺丝的方法将聚酯粒子制备成聚合物丝；然后将聚合物丝置入整理剂水溶液中，浸泡80秒；然后于150℃处理40秒，得到所述的吸附材料；
所述聚酯树脂的分子量为2.5～4万；
所述整理剂由丙烯酸混合物、二异戊二烯二环氧化物与N-甲酰吗啉以及水合肼组成。
2.根据权利要求1所述吸附材料的制备方法，其特征在于，所述二异戊二烯二环氧化物的化学结构式为：
。
3.根据权利要求1所述吸附材料的制备方法，其特征在于，将丙烯酸丁酯与丙烯酸羟丙酯混合，再加入乳化剂和水；反应1小时后加入胡椒醛、OP100以及过硫酸钾，于50℃反应20分钟；再加入过硫酸铵，于80℃反应30分钟；冷却即得到丙烯酸混合物。
4.根据权利要求1所述吸附材料的制备方法，其特征在于，所述聚酯树脂与碘化钠、氧化锆以及贝壳粉的质量比为1∶（0.01～0.012）∶（0.2～0.26）∶（0.1～0.12）。
5.根据权利要求4所述吸附材料的制备方法，其特征在于，所述聚酯树脂与碘化钠、氧化锆以及贝壳粉的质量比为1∶0.01∶0.25∶0.12。
6.根据权利要求1所述吸附材料的制备方法，其特征在于，所述整理剂中，丙烯酸混合物、二异戊二烯二环氧化物、N-甲酰吗啉以及水合肼的质量比为（1.5～1.8）∶1∶（0.2～0.34）∶（0.08～0.12）。
7.根据权利要求6所述吸附材料的制备方法，其特征在于，所述整理剂中，丙烯酸混合物、二异戊二烯二环氧化物、N-甲酰吗啉以及水合肼的质量比优选为1.6∶1∶0.3∶0.1。
8.根据权利要求1所述吸附材料的制备方法，其特征在于，所述整理剂的用量为聚合物丝质量的4.1%。
9.根据权利要求1-8所述任意一种吸附材料的制备方法制备的吸附材料。
10.权利要求9所述的吸附材料在水处理中的应用。
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