CN108866674B - 一种高吸油量的纳米吸油纤维及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种高吸油量的纳米吸油纤维及其制备方法,涉及吸油材料领域,包括以下步骤:取聚甲基丙烯酸乙酯、聚甲基丙烯酸丁酯、聚丙烯酸丁酯、聚丙烯、三元乙丙橡胶,溶解到有机溶剂中,搅拌一段时间,然后加入一定量的交联剂,交联改性,得交联改性后的纺丝液;将纺丝液经溶液喷射纺丝,纺丝液注入到纺丝泵体内,经喷丝口均匀喷出,在恒定的环形高速气流的作用下,牵伸并干燥,得到纳米吸油纤维;然后进行辐射处理,得到进一步交联改性的吸油纤维。通过溶液喷射纺丝方法得到的纤维尺寸在20‑700nm,吸油率可以达48g/g,且不受油种的限制,可吸附多种油类,能回收反复使用。

Description

一种高吸油量的纳米吸油纤维及其制备方法
技术领域
本申请涉及功能材料领域,具体涉及一种高吸油量的纳米吸油纤维及其制备方法。
背景技术
吸油纤维是一种新型的功能纤维,能有效去除油污污染,帮助重新建立生态平衡。合适的吸油材料要能够保证好的吸油率,可回收重复利用。纳米纤维由于其高的比表面积,吸油速率和吸油效果远优于普通纤维,可广泛适用于海洋、河道、港湾等的油污污染的捕集,以及工厂排水中浮油的处理,养殖场、浴场油类入侵的围挡,油水分离装置的填充等领域。
目前,存在多种吸油纤维,且多数通过静电纺丝的方法制备而成,传统的静电纺丝是在静电场的作用下完成纺丝过程,需要辅助高压设备才可以实现,且生产效率不高。基于此,本申请采用最新的溶液喷纺技术,制备得到一种高吸油量的纳米吸油纤维,生产效率得到了大大改善,同时降低了生产成本。
发明内容
为解决以上技术问题,本申请提出以下技术方案:
一种高吸油量的纳米吸油纤维的制备方法,包括以下步骤:
(1)依次取聚甲基丙烯酸乙酯、聚甲基丙烯酸丁酯、聚丙烯酸丁酯、聚丙烯、三元乙丙橡胶,溶解到有机溶剂中,搅拌一段时间,直至上述物质充分溶解在有机溶剂中,然后加入一定量的丁二醇二缩甘油醚作为后交联剂,升至一定温度下搅拌一段时间,得交联改性后的纺丝液;
(2)将上述步骤(1)得到的纺丝液经溶液喷射纺丝,纺丝液注入到纺丝泵体内,经喷丝口均匀喷出,在恒定的环形高速气流的作用下,牵伸并干燥,得到纳米吸油纤维;
(3)将步骤(2)得到的纤维进行微波辐射交联处理,得到进一步交联改性的网状结构的纳米吸油纤维。
作为优选,所述聚甲基丙烯酸乙酯、聚甲基丙烯酸丁酯、聚丙烯酸丁酯、聚丙烯、三元乙丙橡胶、丁二醇二缩甘油醚的质量之比为:10-20:15-30:40-70:20-50:60-90:10-15。
作为优选,所述有机溶剂为四氢呋喃、丙酮、二甲基亚砜或N,N-二甲基甲酰胺的一种或多种。
作为优选,纺丝液的浓度为5-15%。
作为优选,所述高速气流的风压为0.1MPa-0.25MPa。
作为优选,步骤(3)中微波辐射时间以1~5h为宜,其中,微波输出功率为100~240w,辐射频率为2450MHz。
经测定,采用上述制备方法制备得到的纳米纤维的尺寸为20-700nm。纤维的吸油率高达48g/g。上述方法得到的纳米纤维可以广泛应用于海洋、河道、港湾等的油污污染的捕集,以及工厂排水中浮油的处理,养殖场、浴场油类入侵的围挡,油水分离装置的填充等领域。
有益效果
(1)原料选用方面,聚甲基丙烯酸乙酯、聚甲基丙烯酸丁酯、聚丙烯酸丁酯、聚丙烯、三元乙丙橡胶均具有较好的吸油效果,通过原料比例含量的调节,得到具有高吸油量的纤维,且加入后交联剂丁二醇二缩甘油醚的交联改性,使聚合物之间形成适度的网状交联结构,提高了吸油效果,辅助以后续的微波辐射交联处理,得到进一步交联改性的网状结构的纳米吸油纤维,进一步优化了吸油效果,提高了吸油效率,且经交联改性后,纤维的强度提高了15-30%,回弹性得到了明显改善,耐化学腐蚀性的也得到了提高;
(2)采用溶液喷射纺丝方法,与以往制备纳米纤维常用的静电纺丝方法相比,具有很大的优势,其具有较高的生产效率,其生产效率能提高3-5倍,且生产过程安全,避免了高压带来的潜在不安全因素;且通过溶液喷射纺丝方法得到的纳米纤维的尺寸在20-700nm,具有较大的比表面积,纤维的吸油率可以高达48g/g,可以广泛应用于海洋、河道、港湾等的油污污染的捕集,以及工厂排水中浮油的处理,养殖场、浴场油类入侵的围挡,油水分离装置的填充等领域,且不受油种的限制,可吸附多种油类,同时,因为纤维具有较轻的密度,吸油后不会沉入水中,可回收反复使用。
具体实施方式
下面结合具体实施例,进一步阐述本发明。应理解,这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解,在阅读了本发明讲授的内容之后,本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改,这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例一:
一种高吸油量的纳米吸油纤维的制备方法,包括以下步骤:
(1)依次取聚甲基丙烯酸乙酯、聚甲基丙烯酸丁酯、聚丙烯酸丁酯、聚丙烯、三元乙丙橡胶,溶解到有机溶剂中,搅拌一段时间,直至上述物质充分溶解在有机溶剂中,然后加入一定量的丁二醇二缩甘油醚作为后交联剂,升至一定温度下搅拌一段时间,得交联改性后的纺丝液;
(2)将上述步骤(1)得到的纺丝液经溶液喷射纺丝,纺丝液注入到纺丝泵体内,经喷丝口均匀喷出,在恒定的环形高速气流的作用下,牵伸并干燥,得到纳米吸油纤维;
(3)将步骤(2)得到的纤维进行微波辐射交联处理,得到进一步交联改性的网状结构的纳米吸油纤维。
所述聚甲基丙烯酸乙酯、聚甲基丙烯酸丁酯、聚丙烯酸丁酯、聚丙烯、三元乙丙橡胶、丁二醇二缩甘油醚的质量之比为:10:15:40:20:60:10。
所述有机溶剂为四氢呋喃和丙酮的混合物,二者体积比为1:3。
纺丝液的浓度为5%。
所述高速气流的风压为0.1MPa。
步骤(3)中微波辐射时间以1h,其中,微波输出功率为240w,辐射频率为2450MHz。
经测定,采用上述制备方法制备得到的纳米纤维的尺寸为700nm,纤维的吸油率为35g/g。
实施例二:
一种高吸油量的纳米吸油纤维的制备方法,包括以下步骤:
(1)依次取聚甲基丙烯酸乙酯、聚甲基丙烯酸丁酯、聚丙烯酸丁酯、聚丙烯、三元乙丙橡胶,溶解到有机溶剂中,搅拌一段时间,直至上述物质充分溶解在有机溶剂中,然后加入一定量的丁二醇二缩甘油醚作为后交联剂,升至一定温度下搅拌一段时间,得交联改性后的纺丝液;
(2)将上述步骤(1)得到的纺丝液经溶液喷射纺丝,纺丝液注入到纺丝泵体内,经喷丝口均匀喷出,在恒定的环形高速气流的作用下,牵伸并干燥,得到纳米吸油纤维;
(3)将步骤(2)得到的纤维进行微波辐射交联处理,得到进一步交联改性的网状结构的纳米吸油纤维。
所述聚甲基丙烯酸乙酯、聚甲基丙烯酸丁酯、聚丙烯酸丁酯、聚丙烯、三元乙丙橡胶、丁二醇二缩甘油醚的质量之比为:20:30:70:50:90:15。
所述有机溶剂为二甲基亚砜和N,N-二甲基甲酰胺的混合液,二者体积比为1:2。
纺丝液的浓度为15%。
所述高速气流的风压为0.25MPa。
步骤(3)中微波辐射时间以5h为宜,其中,微波输出功率为100w,辐射频率为2450MHz。
经测定,采用上述制备方法制备得到的纳米纤维的尺寸为80nm,纤维的吸油率为48g/g。
实施例三
一种高吸油量的纳米吸油纤维的制备方法,包括以下步骤:
(1)依次取聚甲基丙烯酸乙酯、聚甲基丙烯酸丁酯、聚丙烯酸丁酯、聚丙烯、三元乙丙橡胶,溶解到有机溶剂中,搅拌一段时间,直至上述物质充分溶解在有机溶剂中,然后加入一定量的丁二醇二缩甘油醚作为后交联剂,升至一定温度下搅拌一段时间,得交联改性后的纺丝液;
(2)将上述步骤(1)得到的纺丝液经溶液喷射纺丝,纺丝液注入到纺丝泵体内,经喷丝口均匀喷出,在恒定的环形高速气流的作用下,牵伸并干燥,得到纳米吸油纤维;
(3)将步骤(2)得到的纤维进行微波辐射交联处理,得到进一步交联改性的网状结构的纳米吸油纤维。
所述聚甲基丙烯酸乙酯、聚甲基丙烯酸丁酯、聚丙烯酸丁酯、聚丙烯、三元乙丙橡胶、丁二醇二缩甘油醚的质量之比为:15:20:55:35:75:12。
所述有机溶剂为四氢呋喃和N,N-二甲基甲酰胺的混合物,二者的体积比为4:3。
纺丝液的浓度为10%。
所述高速气流的风压为0.15MPa。
步骤(3)中微波辐射时间以3h为宜,其中,微波输出功率为180w,辐射频率为2450MHz。
经测定,采用上述制备方法制备得到的纳米纤维的尺寸为500nm,纤维的吸油率为43g/g。
以上所述仅为本发明的实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (4)

1.一种高吸油量的纳米吸油纤维的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)依次取聚甲基丙烯酸乙酯、聚甲基丙烯酸丁酯、聚丙烯酸丁酯、聚丙烯、三元乙丙橡胶,溶解到有机溶剂中,搅拌一段时间,直至上述物质充分溶解在有机溶剂中,然后加入一定量的丁二醇二缩甘油醚作为后交联剂,升至一定温度下搅拌一段时间,得交联改性后的纺丝液;
(2)将上述步骤(1)得到的纺丝液经溶液喷射纺丝,纺丝液注入到纺丝泵体内,经喷丝口均匀喷出,在恒定的环形高速气流的作用下,牵伸并干燥,得到纳米吸油纤维;
(3)将步骤(2)得到的纤维进行微波辐射交联处理,得到进一步交联改性的网状结构的高吸油量的纳米吸油纤维;
所述聚甲基丙烯酸乙酯、聚甲基丙烯酸丁酯、聚丙烯酸丁酯、聚丙烯、三元乙丙橡胶、丁二醇二缩甘油醚的质量之比为:10-20:15-30:40-70:20-50:60-90:10-15;
纺丝液的浓度为5-15%;
所述高速气流的风压为0.1MPa-0.25MPa ;
高吸油量的纳米纤维的尺寸为20-700nm;
所述的高吸油量的纳米吸油纤维的吸油量高达48g/g。
2.根据权利要求1所述的高吸油量的纳米吸油纤维的制备方法,其特征在于,所述有机溶剂为四氢呋喃、丙酮、二甲基亚砜或N,N-二甲基甲酰胺的一种或多种。
3.一种经权利要求1-2任一项所述的制备方法制备得到的高吸油量的纳米吸油纤维。
4.将权利要求3所述的纳米吸油纤维用于油污污染的捕集领域。
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