CN108854161A - 一种天然有机吸油体及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种天然有机吸油体及其制备方法，所述吸油体由天然有机材料和热粘合纤维经混合、固化成型获得；所述天然有机材料包含泥炭土，所述泥炭土在天然有机材料中的质量分数≥70wt％；所述热粘合纤维为双组分热粘合纤维。本发明所提供的天然有机吸油体可以成型为各种形状，使得吸油体在吸油完成后可以快速回收，避免了现有技术中，采用天然有机材料的颗粒态进行吸油时难以回收的问题。同时通过本发明的制备方法所得的吸油体，其吸油能力相比颗粒态的天然有机材料进一步的提升。

Description

一种天然有机吸油体及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种天然有机吸油体及其制备方法，属于吸油材料领域。

背景技术

随着人类活动日益频繁，对自然资源的不断利用以及对海洋资源的不断开发，由于物质和能量引入使得海洋生态环境遭到破坏。据估算，全球每年因海洋生态环境破坏造成的经济损失高达130亿美元，其中对环境影响最严重的是突发性溢油事故，工业污染事故中海洋水体油污染占92％。此外，还包括各种工业生产，如铝、钢等金属材料、金属件的加工行业以及食品工业，如植物油的提取和动物清洁所产生的含油废水。而利用吸油材料吸附和回收废油是解决油污染的重要手段。

目前，常用的吸油材料有3类。无机类吸油材料、合成有机类吸油材料、天然纤维类吸油材料。其中无机类吸油材料主要有石墨、活性炭、膨润土、粉煤灰等，这类材料相对便宜,但吸油量小，但是保油率差，吸油同时也吸水。而合成有机类吸油材料，应用最多的是高吸油性树脂,这类材料具有吸油速度快、吸油率高、保油能力强等优点，但价格昂贵，且使用后生物降解困难，增加了环境的负荷，会造成二次污染。

而针对目前对环境的要求越来重视，因而目前最有发展前景的当属天然纤维类吸油材料，主要有木棉纤维、蒲绒纤维、竹浆纤维、农作物秸秆、棉纤维、羊毛等，这类材料可生物降解，无毒无污染，绿色环保，且来源广泛，然而天然纤维在吸油的同时也会吸水，水占据大量藏油空间，会限制材料的吸油能力，必须对其进行表面活性处理，然而现有技术中表面活性处理技术，不能实现最大限度的吸附功能发挥，同在吸油速度上面也存在较大问题，在油水混合条件下进行吸附时，存在大量水分被吸油体吸收的情况，从而影响整体的吸油性能。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种选择性吸收油、吸油率高，回收方便的天然有机吸油体及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明一种天然有机吸油体，所述吸油体由天然有机材料和热粘合纤维经混合、固化成型获得；

所述天然有机材料包含泥炭土，所述泥炭土在天然有机材料中的质量分数≥70wt％；

所述热粘合纤维为双组分热粘合纤维。

优选的方案，所述吸油体中，天然有机材料的质量分数为85％～99.5wt％，热粘合纤维的质量分数为0.5～15wt％。

作为进一步的优选，所述吸油体中，天然有机材料的质量分数为88％～95wt％，热粘合纤维的质量分数为5～12wt％。

优选的方案，所述双组分热粘合纤维为由两种热塑性聚合物纤维通过复合纺丝按照皮芯型的结构方式复合而成，所述的两种热塑性聚合物纤维之间的熔点差不低于20℃。

作为进一步的优选，所述双组分热粘合纤维为由两种热塑性聚合物纤维通过复合纺丝按照皮芯型的结构方式复合而成，所述的两种热塑性聚合物纤维之间的熔点差不低于60℃。

作为进一步的优选，所述的热塑性聚合物选自是聚酯、聚酰胺、聚烯烃、聚氯乙烯、改性聚酯、改性聚酰或是上述聚合物的共聚物。

作为更进一步的优选，所述两种热塑性聚合物中第一种选自聚酯，第二种选自改性聚酯。

在本发明中，第一种热塑性聚合物是作为芯层结构组分，其为公众熟知的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或者聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)，而第二种热塑性聚合物作为皮层结构组分，其为改性聚酯，是指经过通过聚酯改性获得的低熔点聚酯(熔点为110℃～190℃)。

优选的方案，所述热粘合纤维的长度为2～30mm。

优选的方案，所述天然有机材料的粒径≤5mm。

作为进一步的优选，所述天然有机材料的粒径为2～5mm。

优选的方案，所述泥炭土在天然有机材料中的质量分数≥70wt％；

作为进一步的优选，所述泥炭土在天然有机材料中的质量分数≥80wt％；

优选的方案，所述天然有机材料还包含椰纤维、腐叶土、木质纤维中的至少一种。

优选的方案，所述固化的温度为60～150℃，所述固化的时间为0.5min～30min。

优选的方案，所述固化成型的压力为0.4～0.8MPa。

优选的方案，所述固化成型在蒸汽环境下进行。

作为进一步的优选，所述蒸汽的压力为0.3～0.6MPa。

优选的方案，所述吸油体的厚度为1cm～8cm。

本发明技术方案的吸油体，吸油主体为包含含量≥80％泥炭土的有机天然材料，泥炭土的具有多孔特质，可以吸收外部环境中油类物质。油类物质吸入孔中后，且在水、油混合的情况下，仅选择性的吸收油，并且即使油吸收体吸油饱和，已吸收进入的油也不会再次流回外部环境当中。

本发明的吸油体，为经固化成型具有一定形状的吸油体，其在吸油完成后，可以实现快速回收，另外本发明的吸油主体为天然有机材料，吸油完成后，将吸油体回收作为燃料使用，基本不会对环境造成污染。

本发明一种天然有机吸油体的备方法，包活如下步骤：

步骤一、天然有机材料的预处理

将天然有机材料、表面活性剂、水混合获得混匀料，反应，干燥后固固分离，获得经预处理后的天然有机材料；

所述表面活性剂为天然矿物材料；

步骤二、天然有机吸油体的成型

将步骤一中经预处理后的天然有机材料与热粘合纤维混合获得混合物，置于模具中在通有蒸汽的环境下固化成型、干燥即得天然有机吸油体；

所述固化成型的温度为60～150℃，固化成型的压力为0.4～0.8MPa；

所述蒸汽的压力为0.3～0.6MPa。

优选的方案，所述混匀料中，水的质量分数为10wt％～40wt％。

作为进一步的优选，所述混匀料中，水的质量分数为15wt％～30wt％。

优选的方案，步骤一中，所述反应的温度为60～100℃，所述反应的时间为30～60min。

优选的方案，步骤一中，所述天然矿物材料选自滑石粉、云母粉、硅微粉中的至少一种。

作为进一步的优选，步骤一中，所述天然矿物材料为滑石粉。

优选的方案，步骤一中，所述天然矿物材料的粒径≤300目。

优选的方案，步骤一中，所述天然矿物材料的加入量为天然有机材料质量的0.1～1wt％。

作为进一步的优选，步骤一中，所述天然矿物材料的加入量为天然有机材料质量的0.4～0.8wt％。

优选的方案，步骤一中，所述固固分离的方式为风力分选或筛分。

作为进一步的优选，步骤一中，所述固固分离的方式为筛分。

在本发明中的步骤一中，由于所用天然有机材料的粒径、密度与天然矿物材料的粒径、密度都有很大的区别。所以很容易就通过固固分离将天然有机材料与天然矿物材料进行分离，而天然矿物材料进行回收再使用。

优选的方案，步骤一中，所述干燥的温度为≤100℃。通过步骤一的干燥处理，所得预处理后的天然有机材料含水率≤5％。

在本发明中，采用天然矿物材料作为表面活性剂，通过表面活性剂与天然有机材料反应后，可以增加天然有机材料的表面活性，提升天然有机材料的吸油效率。

优选的方案，步骤二中，固化时间为0.5min～30min。

作为进一步的优选，步骤二中，固化时间为10min～25min。

优选的方案，步骤二中，所述固化成型的温度为100～130℃

优选的方案，步骤二中，所述干燥的温度为80～140℃，干燥的时间为3h～8h。

优选的方案，所述混合物，经固化成型后，冷却，从模具中取出，再进行干燥即获得天然有机吸油体。

在本发明的技术方案，在固化温度下，热粘合纤维与天然有机材料中的微粒子进行粘结，冷却后，完成材料的成型固化。

在本发明中，由于本发明的天然有机吸油体是由模具控制的，因此可以成型成所需的任意形状，当然在实际天然有机吸油体的使用过程中，还可以根据需要，对天然有机吸油体进行裁减。

有益效果：

本发明所提供的是可以成型为各种形状的以天然有机材料作为吸油主体的吸油体，使得吸油体在吸油完成后可以快速回收，避免了现有技术中，采用天然有机材料的颗粒态进行吸油时难以回收的问题。同时通过本发明的制备方法所得的吸油体，其吸油能力相比颗粒态的天然有机材料进一步的提升。

本发明技术方案能够以较低的成本和较快的速度实现天然有机纤维材料的表面活性增强，同时又很好的解决了天然有机纤维和热结合纤维熔融过程中面临的分散性问题。另外还能够有效避免在天然有机纤维和热结合纤维熔融后可能出现的复合型吸油体的吸收性能下降问题。同时本发明所提供的天然有机吸油体，只吸油不吸水，吸油效率高！本发明的天然有机吸油体具有重大的经济意义。

附图说明

图1实施例1的产品模型形态；

图2实施例1的产品；

图3实施例2的产品模型形态。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行具体描述，以便于所属技术领域的人员对本发明的理解。有必要在此特别指出的是，实施例只是用于对本发明做进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，所属领域技术熟练人员，根据上述发明内容对本发明做出的非本质性的改进和调整，应仍属于本发明的保护范围。

实施例1

在本实施例中所用双组分热粘合纤维为参照专利(201510641969.1)实施例1所制备的双组分热粘合纤维A，具体制备方法为：

以聚对苯二甲酸乙二醇酯为芯层部分(熔点为250℃-255℃，以乙二醇改性聚苯二甲酸乙二醇酯为皮层部分，皮层的熔点降到135℃～190℃，芯层成分：皮层成分比为1：1，在芯层熔点温度下制备皮芯型复合纤维，然后降温到70℃时，按照3.5倍比例拉伸，得到纤度为1.6dtex，回潮率为10％，断裂伸长率为18％，皮芯型复合纤维，然后再切成5mm长的纤维，即获得双组分热粘合纤维。

将泥炭土(粒径3mm)、水、滑石粉(平均粒径425目)混合获得混匀料，所述混匀料中，水的质量分数为10wt％。混匀料中，滑石粉的加入量为泥炭土质量的0.4wt％，将混匀料在100℃下反应40min，反应完成后在100℃干燥，干燥后过400目筛，取筛上物，即为预处理后的泥炭土；

将预处理后的泥炭土，与上述制备的双组分热结合纤维混合获得混合物，所述混合物中泥炭土的含量为88wt％，热粘合纤维的含量为12wt％；将混合物置于模具中在通有蒸汽的环境下固化成型、干燥即得天然有机吸油体；所述固化成型的温度为120℃，固化成型的压力为0.6MPa；所述蒸汽的压力0.5MPa。固化成型的时间为20min，干燥的温度100℃，干燥的时间为4h。

本实施例通过模具所制备的产品模型形态如图1所示，为板状的形态，所制得板状吸油体的厚度为1mm，这种形态吸油体在对海上浮油吸收后，在船上用绳子等牵引物来牵拉，可以很简易回收。本实施例的产品如图2所示。

本实施例的天然有机吸油体，吸油率为65g/g。

实施例2

在本实施例中所用双组分热粘合纤维为参照专利(201510641969.1)实施例1所制备的双组分热粘合纤维B，具体制备方法为：

以聚对苯二甲酸乙二醇酯为芯层部分(熔点为250℃-255℃)，以乙二醇改性聚苯二甲酸乙二醇酯为皮层部分，皮层的熔点降到135℃～190℃，芯层成分：皮层成分比＝1：1，在芯层熔点温度下制备皮芯型复合纤维，然后降温到70℃时，按照3.5倍比例拉伸，然后用卷曲机械卷曲加工，于60℃干燥加工，纤度为1.6dtex单纤维，水分率10％，断裂伸长率为18的复合纤维后，然后再切成纤维长20mm的短纤维，为双组分热融粘结复合纤维B。

将泥炭土(粒径2mm)、水、滑石粉(平均粒径325目)混合获得混匀料，所述混匀料中，水的质量分数为15wt％。混匀料中，滑石粉的加入量为泥炭土质量的0.6wt％，将混匀料在80℃下反应50min，反应完成后在100℃干燥，干燥后过300目筛，取筛上物，即为预处理后的泥炭土；

将预处理后的泥炭土，与上述制备的双组分热结合纤维混合获得混合物，所述混合物中泥炭土的含量为95wt％，热粘合纤维的含量为5wt％；将混合物置于模具中在通有蒸汽的环境下固化成型、干燥即得天然有机吸油体；所述固化成型的温度为100℃，固化成型的压力为0.7MPa；所述蒸汽的压力0.4MPa。固化成型的时间为15min，干燥的温度120℃，干燥的时间为6h。

本实施例通过模具所制备的产品模型形态如图2所示，所制得吸油体的厚度为8mm。

本实施例的天然有机吸油体，吸油率为63g/g。

实施例3

在本实施例中所用双组分热粘合纤维为，以聚对苯二甲酸丁二酯为芯层结构(225～235℃)，以美国埃姆斯里伦公司的K-150(熔点：145-155℃)，芯层成分：皮层成分比＝1：2，通过现有技术的复合纺丝工艺获得。纤维长度为10mm。

将泥炭土(粒径2mm)、木质纤维(粒径3mm)、椰纤维(4mm)、水、滑石粉(平均粒径325目)混合获得混匀料，所述混匀料中，水的质量分数为20wt％。泥炭土与木质纤维、椰纤维的质量比为：8:1:1，混匀料中，滑石粉的加入量为天然有机材料总质量的0.8wt％，将混匀料在60℃下反应60min，反应完成后在100℃干燥，干燥后过300目筛，取筛上物，即为预处理后的天然有机材料；

将预处理后的天然有机材料，与上述制备的双组分热结合纤维混合获得混合物，所述混合物中天然有机材料的含量为85wt％，热粘合纤维的含量为15wt％；将混合物置于模具中在通有蒸汽的环境下固化成型、干燥即得天然有机吸油体；所述固化成型的温度为130℃，固化成型的压力为0.8MPa；所述蒸汽的压力0.6MPa。固化成型的时间为20min，干燥的温度140℃，干燥的时间为3h。

本实施例的天然有机吸油体，吸油率为59g/g。

实施例4

在本实施例中所用双组分热粘合纤维为，以聚对苯二甲酸丁二酯为芯层结构(225～235℃)，以日本尤尼奇公司的“Melty”(熔点：110-160℃)，芯层成分：皮层成分比＝1：4，通过现有技术的复合纺丝工艺获得，纤维长度为8mm。

将泥炭土(粒径2mm)、腐叶土(粒径2mm)、木质纤维(3mm)、水、滑石粉(平均粒径425目)混合获得混匀料，所述混匀料中，水的质量分数为30wt％。泥炭土与腐叶土、木质纤维的质量比为：8:1.5:0.5，混匀料中，滑石粉的加入量为泥炭土质量的0.8wt％，将混匀料在70℃下反应55min，反应完成后在100℃干燥，干燥后过400目筛，取筛上物，即为预处理后的泥炭土；

将预处理后的天然有机材料，与上述制备的双组分热结合纤维混合获得混合物，所述混合物中天然有机材料的含量为90wt％，热粘合纤维的含量为10wt％；将混合物置于模具中在通有蒸汽的环境下固化成型、干燥即得天然有机吸油体；所述固化成型的温度为100℃，固化成型的压力为0.4MPa；所述蒸汽的压力0.6MPa。固化成型的时间为25min，干燥的温度80℃，干燥的时间为8h。

本实施例的天然有机吸油体，吸油率为58g/g。

对比例1

其他条件与实施例1相同，仅将所述混合物中泥炭土的含量更改为79wt％，热粘合纤维的含量为21wt％，最终得本实施例中的天然有机吸油体，吸油率为40g/g。

对比例2

其他条件与实施例3相同，仅将实施例3中泥炭土与木质纤维、椰纤维的质量比改为6:2:2，最终得本实施例中的天然有机吸油体，吸油率为28g/g。

对比例3

其他条件与实施例3相同，仅将双组分热粘合纤维更改为美国埃姆斯里伦公司的K-150(熔点：145-155℃)的单一组分，最终得本实施例中的天然有机吸油体，吸油率为30g/g。

对比例4

其他条件与实施例4相同，仅将所合成的双组分热粘合纤维更改为聚对苯二甲酸丁二酯的单一组分，最终未成型。

对比例5

其他条件与实施例1相同，仅固化时不加蒸汽，结果，所得天然有机吸油体开裂未成型。

对比例6

其他条件与实施例1相同，仅固化温度为180℃，结果，所得天然有机吸油体未成型。

对比例7

其他条件与实施例1相同，仅固化压力为1MPa，结果，所得天然有机吸油体未成型。

Claims (10)

1.一种天然有机吸油体，其特征在于：所述吸油体由天然有机材料和热粘合纤维经混合、固化成型获得；

所述天然有机材料包含泥炭土，所述泥炭土在天然有机材料中的质量分数≥70wt％；

所述热粘合纤维为双组分热粘合纤维。

2.根据权利要求1所述的一种天然有机吸油体，其特征在于：

所述吸油体中，天然有机材料的质量分数为85％～99.5wt％，热粘合纤维的质量分数为0.5～15wt％。

3.根据权利要求1所述的一种天然有机吸油体，其特征在于：

所述双组分热粘合纤维为由两种热塑性聚合物纤维通过复合纺丝按照皮芯型的结构方式复合而成，所述的两种热塑性聚合物纤维之间的熔点差不低于20℃；

所述的热塑性聚合物选自是聚酯、聚酰胺、聚烯烃、聚氯乙烯、改性聚酯、改性聚酰或是上述聚合物的共聚物。

4.根据权利要求1所述的一种天然有机吸油体，其特征在于：

所述热粘合纤维的长度为2～30mm；

所述天然有机材料的粒径≤5mm；

所述吸油体的厚度为1cm～8cm；

所述天然有机材料还包含椰纤维、腐叶土、木质纤维中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的一种天然有机吸油体，其特征在于：

所述固化的温度为60～150℃，所述固化的时间为0.5min～30min；

所述固化成型的压力为0.4～0.8MPa；

所述固化成型在蒸汽环境下进行；

所述蒸汽的压力为0.3～0.6MPa。

6.制备如权利要求1所述的一种天然有机吸油体的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、天然有机材料的预处理

将天然有机材料、表面活性剂、水混合获得混匀料，反应，干燥后固固分离，获得经预处理后的天然有机材料；

所述表面活性剂为天然矿物材料；

步骤二、天然有机吸油体的成型

将步骤一中经预处理后的天然有机材料与热粘合纤维混合获得混合物，置于模具中在通有蒸汽的环境下固化成型、干燥即得天然有机吸油体；

所述固化成型的温度为60～150℃，固化成型的压力为0.4～0.8MPa；

所述蒸汽的压力为0.3～0.6MPa。

7.根据权利要求6所述的一种天然有机吸油体的制备方法，其特征在于：步骤一中，所述混匀料中，水的质量分数为10wt％～40wt％；

步骤一中，所述天然矿物材料的加入量为天然有机材料质量的0.1～1wt％。

8.根据权利要求6所述的一种天然有机吸油体的制备方法，其特征在于：

步骤一中，所述反应的温度为60～100℃，所述反应的时间为30～60min。

9.根据权利要求6所述的一种天然有机吸油体的制备方法，其特征在于：

步骤一中，所述天然矿物材料选自滑石粉、云母粉、硅微粉中的至少一种；

步骤一中，所述天然矿物材料的粒径≤300目。

10.根据权利要求6所述的一种天然有机吸油体的制备方法，其特征在于：

步骤二中，所述干燥的温度为80～140℃，干燥的时间为3h～8h。