CN107099003B - 一种聚丙烯酸酯类高吸油树脂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种聚丙烯酸酯类高吸油树脂，该吸油树脂包括以下质量份的组分：4‑叔丁基苯乙烯40‑80份、丙烯酸酯类单体20‑60份、交联剂1.5‑2.5份、引发剂0.4‑0.6份。本发明以4‑叔丁基苯乙烯和丙烯酸酯类单体为主单体、以对苯二甲酸二烯丙酯为交联剂，以过氧化二苯甲酰为引发剂，进行共聚合，合成得到的聚丙烯酸酯类吸油树脂具有综合性能优越、吸油效果好的优点，对长链油品的吸油率均大于50克/克。本发明采用的聚合方式为本体聚合，所需设备简单，聚合工艺简单，操作简便。

Description

一种聚丙烯酸酯类高吸油树脂及其制备方法
技术领域
本发明属于吸油树脂的技术领域，具体涉及一种聚丙烯酸酯类高吸油树脂及其制备方法。
背景技术
随着世界工业的不断发展，人类对能源尤其是化石能源的需求也在不断增长，这导致油品在国际间的大范围运输—从富油国到贫油国、从富油国到能源消耗大国之间的国际运输也日益频繁，同时，陆地石油资源的不断消耗，促进了海上石油开采的方兴未艾。随着海上石油开采和海洋石油运输的增多，石油泄漏也时有发生。除此之外，一些大型化工企业、化工仓储基地等人为或意外导致的油品和化石燃料的泄漏等都对环境有着极大的破坏。
吸油树脂是一种微交联度的高分子聚合物材料，是目前国内外研究得最多的一种可以替代粘土、聚丙烯纤维和活性炭等传统吸油材料的高性能吸油材料。由于交联单体的作用，单体分子之间相互形成了三维网状结构，使得聚合物分子内部存在一定数量的微孔，在吸油树脂与油品相互接触的过程中，油品分子进入聚合物分子的微孔结构，聚合物分子的亲油基链段与油品分子发生溶剂化作用导致吸油树脂的溶胀，从而实现吸油的目的。
聚丙烯酸酯类吸油树脂是目前国内外研究的较多的吸油树脂类型之一，但是常见的制备方法多为悬浮聚合和乳液聚合，制得的树脂存在吸油性能不够高、综合性能不佳等情况。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明提供了一种聚丙烯酸酯类高吸油树脂及其制备方法，本发明采用本体聚合，制得的聚丙烯酸酯类吸油树脂的吸油效果好、综合性能优越。
本发明的技术方案如下：
本发明提供了一种聚丙烯酸酯类高吸油树脂，该吸油树脂包括以下质量份的组分：4-叔丁基苯乙烯40-80份、丙烯酸酯类单体20-60份、交联剂1.5-2.5份、引发剂0.4-0.6份。
进一步的，丙烯酸酯类单体为甲基丙烯酸异冰片酯、丙烯酸十八酯中的一种，或甲基丙烯酸异冰片酯和丙烯酸丁酯两种的组合。
进一步的，交联剂为对苯二甲酸二烯丙酯。
进一步的，引发剂为过氧化二苯甲酰。
本发明还提供了上述聚丙烯酸酯类高吸油树脂的制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)将上述质量份的4-叔丁基苯乙烯、丙烯酸酯类单体、交联剂、引发剂加入到烧瓶中，常温下磁力搅拌均匀；
(2)将(1)步搅拌均匀的产物转移至另一容器中，然后抽真空、通氮气，60-80℃水浴反应5-6h，即获得所述高吸油树脂。
进一步的，其特征在于，步骤(2)的另一容器为塑料容器。
进一步的，步骤(2)的水浴反应在反应釜中进行，提前将反应釜升温至60-80℃。
本发明的有益效果：本发明以4-叔丁基苯乙烯和丙烯酸酯类单体为主单体、以对苯二甲酸二烯丙酯为交联剂，以过氧化二苯甲酰为引发剂，进行共聚合，合成得到的聚丙烯酸酯类吸油树脂具有综合性能优越、吸油效果好的优点，对长链油品的吸油率均大于50克/克。本发明采用的聚合方式为本体聚合，所需设备简单，聚合工艺简单，操作简便。
具体实施方式
本发明提供了一种聚丙烯酸酯类高吸油树脂，该吸油树脂包括以下质量份的组分：4-叔丁基苯乙烯40-80份、丙烯酸酯类单体20-60份、交联剂1.5-2.5份、引发剂0.4-0.6份。4-叔丁基苯乙烯聚合物本身具有较高的玻璃化温度，并且能溶于戊烷、己烷、庚烷、辛烷等各种脂肪烃中。本发明的吸油树脂通过4-叔丁基苯乙烯和丙烯酸酯类单体共聚合形成三维网状微交联的结构，从而利于油品分子进入聚合物分子网络缝隙中发生溶剂化作用导致聚合物分子的舒展，从而实现吸油树脂的吸油溶胀的效果，使得吸油树脂表现出了优异的物理性能和吸油效果。
进一步的，丙烯酸酯类单体为甲基丙烯酸异冰片酯、丙烯酸十八酯中的一种，或甲基丙烯酸异冰片酯和丙烯酸丁酯两种的组合。丙烯酸酯类单体优选为上述单体时，4-叔丁基苯乙烯与丙烯酸酯类单体共聚形成的三维网状微交联结构的吸油倍率较高，吸油效果最好。
进一步的，交联剂为对苯二甲酸二烯丙酯。对苯二甲酸二烯丙酯使得4-叔丁基苯乙烯和丙烯酸酯类单体交联形成三维网状结构。
进一步的，引发剂为过氧化二苯甲酰。过氧化二苯甲酰引发4-叔丁基苯乙烯和丙烯酸酯类单体发生聚合反应。
本发明还提供了所述聚丙烯酸酯类高吸油树脂的制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)将上述质量份的4-叔丁基苯乙烯、丙烯酸酯类单体、交联剂、引发剂加入到烧瓶中，常温下磁力搅拌均匀；
(2)将(1)步搅拌均匀的产物转移至另一容器中，然后抽真空、通氮气，60-80℃水浴反应5-6h，即获得所述高吸油树脂。
本发明采用的方式为本体聚合的制备方法，所需设备简单，聚合工艺简单，操作简便。
进一步的，其特征在于，步骤(2)的另一容器为塑料容器。这里考虑到合成的吸油树脂不易取出，选择塑料容器节约了成本。
进一步的，步骤(2)的水浴反应在反应釜中进行，提前将反应釜升温至60-80℃。
下面结合实施例对本发明进行详细地解释说明。
实施例1
一种聚丙烯酸酯类高吸油树脂包括：4-叔丁基苯乙烯40g、甲基丙烯酸异冰片酯60g、对苯二甲酸二烯丙酯1.5g、过氧化二苯甲酰0.4g。
该聚丙烯酸酯类高吸油树脂的制备方法包括以下步骤：
(1)提前将水浴反应釜升温至80℃；
(2)称取1.5g对苯二甲酸二烯丙酯、0.4g过氧化二苯甲酰、40g 4-叔丁基苯乙烯和60g甲基丙烯酸异冰片酯，加入到200ml的烧瓶中，常温下磁力搅拌均匀，以过氧化二苯甲酰完全溶解为合适；
(3)将上述搅拌均匀的产物转移至另一塑料容器后抽真空、通氮气，在反应釜中80℃水浴反应5h后，即获得所述高吸油树脂。
实施例2
一种聚丙烯酸酯类高吸油树脂包括：4-叔丁基苯乙烯50g、甲基丙烯酸异冰片酯25g、丙烯酸丁酯25g、对苯二甲酸二烯丙酯2.0g、过氧化二苯甲酰0.5g。
该聚丙烯酸酯类高吸油树脂的制备方法包括以下步骤：
(1)提前将水浴反应釜升温至70℃；
(2)称取2.0g对苯二甲酸二烯丙酯、0.5g过氧化二苯甲酰、50g 4-叔丁基苯乙烯、25g甲基丙烯酸异冰片酯和25g丙烯酸丁酯，加入到200ml的烧瓶中，常温下磁力搅拌均匀，以过氧化二苯甲酰完全溶解为合适；
(3)将上述搅拌均匀的产物转移至另一塑料容器后抽真空、通氮气，在反应釜中70℃水浴反应5.5h后，即获得所述高吸油树脂。
实施例3
一种聚丙烯酸酯类高吸油树脂包括：4-叔丁基苯乙烯80g、丙烯酸十八酯20g、对苯二甲酸二烯丙酯2.5g、过氧化二苯甲酰0.6g。
该聚丙烯酸酯类高吸油树脂的制备方法包括以下步骤：
(1)将水浴反应釜升温至60℃；
(2)称取2.5g对苯二甲酸二烯丙酯、0.6g过氧化二苯甲酰、80g 4-叔丁基苯乙烯、20g丙烯酸十八酯，加入到200ml的烧瓶中，常温下磁力搅拌均匀，以过氧化二苯甲酰完全溶解为合适；
(3)将上述搅拌均匀的产物转移至另一塑料容器后抽真空、通氮气，在反应釜中60℃水浴反应6h后，即获得所述高吸油树脂。
对比例1
一种聚丙烯酸酯类吸油树脂包括：甲基丙烯酸异冰片酯50g、丙烯酸丁酯50g、对苯二甲酸二烯丙酯2.0g、过氧化二苯甲酰0.5g。
该聚丙烯酸酯类吸油树脂的制备方法包括以下步骤：
(1)将水浴反应釜升温至70℃；
(2)称取2.0g对苯二甲酸二烯丙酯、0.5g过氧化二苯甲酰、50g甲基丙烯酸异冰片酯和50g丙烯酸丁酯，加入到200ml的烧瓶中，常温下磁力搅拌均匀，以过氧化二苯甲酰完全溶解为合适；
(3)将上述搅拌均匀的产物转移至另一塑料容器后抽真空、通氮气，在反应釜中70℃水浴反应5.5h后，即获得所述吸油树脂。
对比例2
一种聚丙烯酸酯类吸油树脂包括：甲基苯乙烯50g、甲基丙烯酸异冰片酯25g、丙烯酸丁酯25g、对苯二甲酸二烯丙酯2.0g、过氧化二苯甲酰0.5g。
该聚丙烯酸酯类吸油树脂的制备方法包括以下步骤：
(1)将水浴反应釜升温至70℃；
(2)称取2.0g对苯二甲酸二烯丙酯、0.5g过氧化二苯甲酰、50g甲基苯乙烯、25g甲基丙烯酸异冰片酯和25g丙烯酸丁酯，加入到200ml的烧瓶中，常温下磁力搅拌均匀，以过氧化二苯甲酰完全溶解为合适；
(3)将上述搅拌均匀的产物转移至另一塑料容器后抽真空、通氮气，在反应釜中70℃水浴反应5.5h后，即获得所述吸油树脂。
对比例3
一种聚丙烯酸酯类吸油树脂包括：甲基丙烯酸甲酯100g、对苯二甲酸二烯丙酯2.0g、过氧化二苯甲酰0.5g。
该聚丙烯酸酯类吸油树脂的制备方法包括以下步骤：
(1)将水浴反应釜升温至70℃；
(2)称取2.0g对苯二甲酸二烯丙酯、0.5g过氧化二苯甲酰、100g甲基丙烯酸甲酯，加入到200ml的烧瓶中，常温下磁力搅拌均匀，以过氧化二苯甲酰完全溶解为合适；
(3)将上述搅拌均匀的产物转移至另一塑料容器后抽真空、通氮气，在反应釜中70℃水浴反应5.5h后，即获得所述吸油树脂。
吸油性能评价
1、吸油倍率的测试方法
准确称取一定质量的吸油树脂，用尼龙丝网包裹后放入100ml玻璃烧杯中，倒入过量测试油品直至完全浸没吸油树脂，实验采用5号柴油、93号汽油和甲苯作为测试油品，每隔一定时间后取出尼龙丝网滴淌5min之后称取网裹树脂吸油后的质量，直至质量不再变化为止。同理，将尼龙丝网浸泡于测试油品中，一定时间后取出，滴流5min，直至质量不再变化为止，连续测量数次取平均值，得到空网吸油后的质量。由式(1)计算吸油树脂的吸油倍率。
Q＝(m1-m2-m3)/m2 (1)
式中，Q表示吸油树脂的吸油倍率，m1表示网裹树脂吸油后的质量，m2为树脂的质量，m3为空网吸油后的质量。
由表1所示，本发明以4-叔丁基苯乙烯和丙烯酸酯类单体为主单体、以过氧化二苯甲酰为引发剂，以对苯二甲酸二烯丙酯为交联剂，进行共聚合，合成得到的吸油树脂对柴油、汽油、甲苯的吸油倍率明显大于对比例中以其它单体聚合得到的树脂，本发明制得的聚丙烯酸酯类高吸油酯类具有优异的吸油性能。
表1本发明吸油树脂的吸油倍率
2、保油率的测定
将吸油后的树脂放在电热鼓风干燥箱中，恒温40℃，干燥0.5h。
保油率(％)＝干燥后质量/干燥前质量×100％。
由表2所示，本发明吸油树脂的保油率在95％以上。
表2本发明吸油树脂的保油率
3、用本发明的方法合成的树脂进行实验室评价，在含油废水的进水浓度为120mg/l，废水停留时间为6分钟的情况下，废水中油含量降低一半左右。在处理浓度高达25000mg/l的人工模拟含油废水时，一小时左右表面浮油全部吸附干净。工业现场评价中。将树脂与少量无烟煤混填，在进水油含量大于250mg/l的条件下，2天后出水的油含量由50mg/l减少到20mg/l，连续运行数天后，出水含油量均符合废水排放要求。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明实质内容上所作的任何修改、等同替换和简单改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种聚丙烯酸酯类高吸油树脂，其特征在于，制备该吸油树脂的原料包括以下质量份的组分：4-叔丁基苯乙烯40-80份、丙烯酸酯类单体20-60份、交联剂1.5-2.5份、引发剂0.4-0.6份，
其中，丙烯酸酯类单体为甲基丙烯酸异冰片酯、丙烯酸十八酯中的一种，或甲基丙烯酸异冰片酯和丙烯酸丁酯两种的组合，交联剂为对苯二甲酸二烯丙酯。
2.根据权利要求1所述的聚丙烯酸酯类高吸油树脂，其特征在于，引发剂为过氧化二苯甲酰。
3.一种制备权利要求1所述的聚丙烯酸酯类高吸油树脂的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
（1）将上述质量份的4-叔丁基苯乙烯、丙烯酸酯类单体、交联剂、引发剂加入到烧瓶中，常温下磁力搅拌均匀；
（2）将（1）步搅拌均匀的产物转移至另一容器中，然后抽真空、通氮气，60-80℃水浴反应5-6h，即获得所述高吸油树脂。
4.根据权利要求3所述的聚丙烯酸酯类高吸油树脂的制备方法，其特征在于，步骤（2）的另一容器为塑料容器。
5.根据权利要求3所述的聚丙烯酸酯类高吸油树脂的制备方法，其特征在于，步骤（2）的水浴反应在反应釜中进行，提前将反应釜升温至60-80℃。
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