CN109137466A - 一种紫外复配熔喷聚丙烯吸油无纺布及其制备方法 - Google Patents

一种紫外复配熔喷聚丙烯吸油无纺布及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种紫外复配熔喷聚丙烯吸油无纺布及其制备方法，主要包括光敏剂、复配单体、溶剂和熔喷聚丙烯无纺布，其中光敏剂为二苯甲酮、复配单体为甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸十二酯、丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯中任意两种、溶剂为异丙醇和去离子水；本发明的无纺布能吸附不同种类的油类物质，具有良好的亲油疏水性，吸油的同时不会吸水，可重复使用，还能吸附一些重金属离子，同时通过研究确定了达到最佳吸油性能的最佳的工艺条件，使得吸油性能更彻底，保油性更好。

Description

一种紫外复配熔喷聚丙烯吸油无纺布及其制备方法
技术领域
本发明属于聚丙烯无纺布技术领域，具体涉及一种紫外复配熔喷聚丙烯吸油无纺布及其制备方法。
背景技术
近年来，随着人类活动的日益频繁，由油田泄漏、油船漏油、输油管路破裂等一系列事故及含油废水的排放造成了河流、海洋的严重污染，带来了不可估量的生态灾难和经济损失。原油泄漏后，有效及时的回收、清理是保障环境和人类安全的必要措施，同时还可减少石油资源损失。溶解于水的油被氧化需要消耗水中溶解氧，使水生物因缺氧而死亡。此外，油类及其分解产物中存有多种有毒物质，这些物质会危害水生生物，造成水生生物发生畸变，甚至通过食物链进入人体，危害人体健康。
目前，我国所用的吸油材料主要是传统吸油材料，例如，玉米秸秆、无纺羊毛、木棉纤维、蛭石、膨胀石墨、沸石等。然而，传统吸油材料主要依靠物理吸附作用将油吸附于材料表面或者内部毛细管内，吸油效果并不理想，表现为：(1)吸油量不大，吸油倍率较小；(2)油水选择性不高，往往吸油的同时也吸水；(3)吸油后保油性差，稍加压就会重新漏油。这无疑限制了其在油水混合体系中的应用，无法满足废油回收和环境治理的要求。因此，对一些吸油材料的研究很有必要。聚丙烯是一种乳白色的高结晶聚合物，具有良好的化学稳定性，而且疏水亲油，是用作吸油材料的良好选择。
申请号为201410842871.8的中国发明专利公开了一种接枝聚丙烯无纺布基离子交换材料的制备方法，其光敏剂为二苯甲酮，在紫外光照射下进行接枝到聚丙烯无纺布上，但是其主要是用丙烯酸单体对无纺布进行接枝，并没有对单体复配，且只应用于对稀土离子的吸附领域，其应用范围较窄。
发明内容
根据以上现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提出一种紫外复配熔喷聚丙烯吸油无纺布及其制备方法，通过紫外接枝法，将两种单体进行复配接枝到聚丙烯基体上，二苯甲酮为光敏剂，利用紫外辐射技术将复配单体同时接枝到无纺布表面，达到更好的吸油保油效果，吸油的同时不吸水。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种紫外复配熔喷聚丙烯吸油无纺布，包括下述质量配比的原料：光敏剂、复配单体、溶剂、熔喷聚丙烯无纺布，其中光敏剂为二苯甲酮、复配单体为甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸十二酯、丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯中任意两种、溶剂为异丙醇和去离子水。
优选的,所述的熔喷聚丙烯无纺布的制备方法为聚丙烯切片或母粒通过螺杆挤出机挤压加热形成熔融状态后，然后通过齿轮计量泵计量送入喷丝箱，熔体在自身重力的作用下由熔喷喷头喷出，同时在受到高速热气流作用下细化成聚丙烯超细纤维，这些聚丙烯超细纤维以飞快的速度飞向接收装置凝网帘上，然后粘附其上，在受到外界空气的冷却作用后固化成网，最后形成熔喷聚丙烯无纺布，简写为MBPP。
一种紫外复配熔喷聚丙烯吸油无纺布的制备方法，包括以下步骤：
(1)将熔喷聚丙烯无纺布在去离子水中煮沸后在无水乙醇中浸泡清洗，除去表面的杂质、烘干。
(2)将无纺布在低温等离子体设备中预处理，使其表面产生刻蚀，形成活性基。
(3)将体积配比为1:4的异丙醇和去离子水加入溶液池中，然后加入光敏剂二苯甲酮，充入氮气以除去氧气，在超声波清洗机中处理，形成均匀稳定的溶液。
(4)将复配单体放入稳定溶液中，超声波振荡混合均匀，制成接枝反应溶液。
(5)将无纺布从等离子体设备中取出迅速放入接枝反应溶液中浸泡，向溶液池中通入氮气，再置于波长为365nm的紫外辐射引发装置下照射，将其取出，用丙酮浸泡，以除去表面的均聚物以及杂质，再用去离子水冲洗，最后烘干。
优选的,步骤(1)中所述的煮沸时间为90-120min,浸泡时间为2-3h，烘干温度为65-75℃。
优选的，其特征在于,步骤(2)中所述的等离子设备的压强为30Pa，功率为40W，预处理时间为5-10min。
优选的,步骤(3)中所述的溶剂的体积为400-600mL，充入氮气的时间为5-10min，超声波处理时间为8-12min
优选的,步骤(5)中所述接枝反应溶液浸泡时间为8-12h，通入氮气时间为5-10min，紫外照射为60-90min，丙酮浸泡时间为6-12h，烘干温度为65-75℃。
本发明有益效果是:
1.紫外接枝聚丙烯无纺布有质量轻、疏水亲油、孔隙大等的特点，本发明相较于等离子体方法，工艺简单易操作，接枝条件较为温和，紫外能量低，不会损伤基体。紫外接枝改性后的聚丙烯可对海上泄露的石油进行充分的吸收，实现资源的再利用。具有较高的经济价值，同时也符合环保的要求。
2.本发明的无纺布能吸附不同种类有机液体和油类物质，具有良好的亲油疏水性，吸油的同时不会吸水，可重复使用，力学性能也得到了提高，还能吸附一些重金属离子，同时通过研究确定了达到最佳吸油性能的最佳的工艺条件，使得吸油性能更彻底，保油性更好。
3.本发明将两种单体以一定的质量比较进行复配后在紫外辐射条件下在无纺布基材表面及单体上各自形成初始自由基，然后引发形成接枝链，接着形成共聚物增长链，最后形成接枝共聚物，以此得到吸附性较好的吸油无纺布。
具体实施方式
下面通过对实施例的描述，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
实施例1
(1)制备熔喷聚丙烯无纺布：聚丙烯切片或母粒通过螺杆挤出机挤压加热形成熔融状态后，然后通过齿轮计量泵计量送入喷丝箱，熔体在自身重力的作用下由熔喷喷头喷出，同时在受到高速热气流作用下细化成聚丙烯超细纤维，这些聚丙烯超细纤维以飞快的速度飞向接收装置凝网帘上，然后粘附其上，在受到外界空气的冷却作用后固化成网，最后形成熔喷聚丙烯无纺布，简写为MBPP。
(2)将熔喷聚丙烯无纺布在去离子水中煮沸90min后无水乙醇中浸泡2h后清洗，以除去表面杂质，然后在65-75℃下中烘干、称重。
(3)在30Pa的压强、40W功率下先将无纺布在低温等离子体设备中预处理5min，使其表面产生刻蚀，形成活性基。
(4)将400mL的体积配比为1:4的异丙醇和去离子水作为溶剂加入溶液池中，然后加入质量分数0.75％的光敏剂二苯甲酮，充入氮气5min以除去其中的氧气，在超声波清洗机中振荡20min，以使形成均匀稳定的溶液。
(5)随后将质量分数均为10％的丙烯酸甲酯MA和丙烯酸丁酯BA按1:1复配放入已形成稳定溶液的溶液池中，超声波振荡8min以使单体与溶液混合均匀，制成接枝反应溶液。
(6)将刻蚀过的无纺布从等离子体设备中取出迅速放入接枝反应溶液浸泡中8h，使无纺布与接枝溶液充分接触；然后向溶液池中通入氮气5min，除去其中影响接枝反应的气体，再将无纺布置于波长为365nm的紫外辐射引发装置下照射60min后，将其取出，并用丙酮浸泡6h，以除去表面的均聚物以及杂质，之后用清水冲洗，65-75℃下烘干，称重。
实施例2
(1)制备熔喷聚丙烯无纺布：聚丙烯切片或母粒通过螺杆挤出机挤压加热形成熔融状态后，然后通过齿轮计量泵计量送入喷丝箱，熔体在自身重力的作用下由熔喷喷头喷出，同时在受到高速热气流作用下细化成聚丙烯超细纤维，这些聚丙烯超细纤维以飞快的速度飞向接收装置凝网帘上，然后粘附其上，在受到外界空气的冷却作用后固化成网，最后形成熔喷聚丙烯无纺布，简写为MBPP。
(2)将熔喷聚丙烯无纺布在去离子水中煮沸115min后无水乙醇中浸泡2.5h后清洗，以除去表面杂质，然后在65-75℃下中烘干、称重。
(3)在30Pa的压强、40W功率下先将无纺布在低温等离子体设备中预处理8min，使其表面产生刻蚀，形成活性基。
(4)将500mL的体积配比为1:4的异丙醇和去离子水作为溶剂加入溶液池中，然后加入质量分数0.75％的光敏剂二苯甲酮，充入氮气8min以除去其中的氧气，在超声波清洗机中振荡30min，以使形成均匀稳定的溶液。
(5)随后将质量分数均为10％的质量配比4:4的甲基丙烯酸丁酯与甲基丙烯酸十二酯放入已形成稳定溶液的溶液池中，超声波振荡10min以使单体与溶液混合均匀,制成接枝反应溶液。
(6)将刻蚀过的无纺布从等离子体设备中取出迅速放入接枝反应溶液浸泡中10h，使无纺布与接枝溶液充分接触；然后向溶液池中通入氮气8min，除去其中影响接枝反应的气体，再将无纺布置于波长为365nm的紫外辐射引发装置下照射80min后，将其取出，并用丙酮浸泡10h，以除去表面的均聚物以及杂质，之后用清水冲洗，65-75℃下烘干，称重。
实施例3
(1)制备熔喷聚丙烯无纺布：聚丙烯切片或母粒通过螺杆挤出机挤压加热形成熔融状态后，然后通过齿轮计量泵计量送入喷丝箱，熔体在自身重力的作用下由熔喷喷头喷出，同时在受到高速热气流作用下细化成聚丙烯超细纤维，这些聚丙烯超细纤维以飞快的速度飞向接收装置凝网帘上，然后粘附其上，在受到外界空气的冷却作用后固化成网，最后形成熔喷聚丙烯无纺布，简写为MBPP。
(2)将熔喷聚丙烯无纺布在去离子水中煮沸120min后无水乙醇中浸泡3h后清洗，以除去表面杂质，然后在65-75℃下烘干、称重。
(3)在30Pa的压强、40W功率下先将无纺布在低温等离子体设备中预处理5-10min，使其表面产生刻蚀，形成活性基。
(4)将600mL的体积配比为1:4的异丙醇和去离子水作为溶剂加入溶液池中，然后加入质量分数0.75％的光敏剂二苯甲酮，充入氮气10min以除去其中的氧气，在超声波清洗机中振荡30min，以使形成均匀稳定的溶液。
(5)随后将质量分数均为10％的丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸十二酯按1:4复配放入已形成稳定溶液的溶液池中，超声波振荡12min以使单体与溶液混合均匀，制成接枝反应溶液。
(6)将刻蚀过的无纺布从等离子体设备中取出迅速放入接枝反应溶液浸泡中12h，使无纺布与接枝溶液充分接触；然后向溶液池中通入氮气10min，除去其中影响接枝反应的气体，再将无纺布置于波长为365nm的紫外辐射引发装置下照射90min后，将其取出，并用丙酮浸泡12h，以除去表面的均聚物以及杂质，之后用清水冲洗，65-75℃下烘干，称重。
对本发明实施例1-3的聚丙烯吸油无纺布进行常规性能测试，测试方法如下，测试结果如表1。
1.实施例1-3中，聚丙烯吸油无纺布的接枝率的计算公式为：(m1-m0)/m0×100％，其中m0为接枝前试样的质量，m1为接枝后试样的质量，单位为g。
2.对实施例1-3的聚丙烯吸油无纺布进行吸油性能测试：将50g有机油、柴油、煤油分别加入到3个500mL的烧杯中，再加入50g的蒸馏水，将试样浸入烧杯中4-6h，室温下120目筛网上自然滴落15min，使其不再滴油。称重，计算吸油倍率(g/g)：吸油倍率＝(m3-m2)/m2，其中m2为吸附前试样的质量，m3为吸附后试样的质量，单位为g。
3.将吸附饱和的试样在一定半径的圆盘下，通过一定的压力进行挤压，挤压一分钟后称重，计算保油率：保油率＝(m4/m5)×100％，其中m5为挤压前试样对原油吸附的质量，m3为挤压后试样对原油吸附的的质量，单位为g。
4.拒水接触角的测试：采用KRUSS静滴接触角/界面张力测试仪对接枝前后的无纺布进行测试。
表1
由表1可知，本发明的紫外复配熔喷聚丙烯吸油无纺布的接枝率高，吸油性能好，保油率高，可回收利用，对环境无污染。
上面对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种紫外复配熔喷聚丙烯吸油无纺布，其特征在于，包括下述质量配比的原料：光敏剂、复配单体、溶剂、熔喷聚丙烯无纺布，其中光敏剂为二苯甲酮、复配单体为甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸十二酯、丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯中任意两种、溶剂为异丙醇和去离子水。
2.根据权利要求1所述的一种紫外复配熔喷聚丙烯吸油无纺布，其特征在于，所述的熔喷聚丙烯无纺布的制备方法为聚丙烯切片或母粒通过螺杆挤出机挤压加热形成熔融状态后，然后通过齿轮计量泵计量送入喷丝箱，熔体在自身重力的作用下由熔喷喷头喷出，同时在受到高速热气流作用下细化成聚丙烯超细纤维，这些聚丙烯超细纤维以飞快的速度飞向接收装置凝网帘上，然后粘附其上，在受到外界空气的冷却作用后固化成网，最后形成熔喷聚丙烯无纺布，简写为MBPP。
3.一种紫外复配熔喷聚丙烯吸油无纺布的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将熔喷聚丙烯无纺布在去离子水中煮沸后在无水乙醇中浸泡清洗，除去表面的杂质、烘干。
(2)将无纺布在低温等离子体设备中预处理，使其表面产生刻蚀，形成活性基。
(3)将体积配比为1:4的异丙醇和去离子水加入溶液池中，然后加入光敏剂二苯甲酮，充入氮气以除去氧气，在超声波清洗机中处理，形成均匀稳定的溶液。
(4)将复配单体放入稳定溶液中，超声波振荡混合均匀，制成接枝反应溶液。
(5)将无纺布从等离子体设备中取出迅速放入接枝反应溶液中浸泡，向溶液池中通入氮气，再置于波长为365nm的紫外辐射引发装置下照射，将其取出，用丙酮浸泡，以除去表面的均聚物以及杂质，再用去离子水冲洗，最后烘干。
4.根据权利要求1所述的一种紫外复配熔喷聚丙烯吸油无纺布的制备方法，其特征在于,步骤(1)中所述的煮沸时间为90-120min，浸泡时间为2-3h，烘干温度为65-75℃。
5.根据权利要求1所述的一种紫外复配熔喷聚丙烯吸油无纺布的制备方法，其特征在于,步骤(2)中所述的等离子设备的压强为30Pa，功率为40W，预处理时间为5-10min。
6.根据权利要求1所述的一种紫外复配熔喷聚丙烯吸油无纺布的制备方法，其特征在于,步骤(3)中所述的溶剂的体积为400-600mL，充入氮气的时间为5-10min，超声波处理时间为8-12min。
7.根据权利要求1所述的一种紫外复配熔喷聚丙烯吸油无纺布的制备方法，其特征在于,步骤(5)中所述接枝反应溶液浸泡时间为8-12h，通入氮气时间为5-10min，紫外照射为60-90min，丙酮浸泡时间为6-12h，烘干温度为65-75℃。
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