CN110947205A - 一种新型阻燃性油水分离材料的制备方法 - Google Patents

一种新型阻燃性油水分离材料的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110947205A
CN110947205A CN201811128167.0A CN201811128167A CN110947205A CN 110947205 A CN110947205 A CN 110947205A CN 201811128167 A CN201811128167 A CN 201811128167A CN 110947205 A CN110947205 A CN 110947205A
Authority
CN
China
Prior art keywords
weight
parts
solution
oil
water separation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201811128167.0A
Other languages
English (en)
Inventor
张刚
韩建明
赵斌
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangsu Normal University
Original Assignee
Jiangsu Normal University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiangsu Normal University filed Critical Jiangsu Normal University
Priority to CN201811128167.0A priority Critical patent/CN110947205A/zh
Publication of CN110947205A publication Critical patent/CN110947205A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D17/00—Separation of liquids, not provided for elsewhere, e.g. by thermal diffusion
    • B01D17/02—Separation of non-miscible liquids
    • B01D17/0202—Separation of non-miscible liquids by ab- or adsorption
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/20—Compounding polymers with additives, e.g. colouring
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2327/00—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Derivatives of such polymers
    • C08J2327/02—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08J2327/12—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment containing fluorine atoms
    • C08J2327/16—Homopolymers or copolymers of vinylidene fluoride

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

本发明公开了一种新型阻燃性油水分离材料的制备方法。该材料以纤维状ZnS／SiO2纳米球纳米球为主要原料，同时加入氟‑硅纳米复合材料，通过化学改性、物理复配使其在具备良好的吸油容量同时赋予其阻燃性能，制备出阻燃性油水分离材料。本发明制备的新型阻燃性油水材料，相比于市面上传统的材料，吸油容量高，油水分离效果好，并且具有很好的阻燃性能。

Description

一种新型阻燃性油水分离材料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种可溶性晶体材料，具体涉及一种具有阻燃性能的油水分离材料。
背景技术
随着石油工业的发展，石油管道运输及跨海运输的增加使溢油事故频发，海上石油泄漏不仅会对环境造成严重影响，也会对人的健康造成威肋；此外，在石油化工、火力发电等行业使用的储油罐，常发生油罐泄漏、火灾、爆炸事故，造成严重的人员伤亡、环境破坏和经济损失。无论海上溢油事故，还是陆上油罐泄漏事故，都必须采取紧急安全应急措施，防止油料向更大范围扩散造成破坏环境，或蒸发遇火导致火灾或爆炸事故。
采用油水分离及吸油材料既可以进行海上溢油事故的油水分离吸油，也可以进行油罐泄漏油料的吸收，是一种处置溢油或泄漏事故的安全技术措施。而现有油水分离及吸油材料大多为高分子聚合物材料，而高分子聚合物材料有机化学成分的特点使得其中的绝大部分具有显著的可燃性，因而，在储存、运输过程中存在着极大的火灾安全性问题，而溢油或泄漏事故中石油中可燃气体的挥发也可能引发火灾，油水分离及吸油材料的火灾安全性问题在某种程度上限制了其应用。因此，在制备油水分离及吸油材料，赋予材料基体良好的油水分离及吸油性能的同时需要兼顾其阻燃性能，以降低其火灾危险性。
发明内容
本发明公开了一种新型阻燃性油水分离材料的制备方法，以解决现有高分子聚合物油水分离材料易引发火灾等问题。
一种新型阻燃性油水分离材料的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
1）称取5重量份聚偏氟乙烯粉末，加入到100 重量份质量浓度为5%的NaOH水溶液中，室温下150rmp条件下磁力搅拌12h；随后，采用真空抽滤装置进行抽滤，并用300重量份蒸馏水清洗至滤液为中性，得到改性聚偏氟乙烯溶液，备用；
2）向装有冷凝管、温度计的四口烧瓶中加入60～80重量份的改性聚偏氟乙烯溶液、12～28重量份的纤维状ZnS／SiO2纳米球和100重量份甲醇，在不断搅拌下滴加20重量份质量浓度为10%的氢氧化钠，使pH值保持在7.5~8.5，同时控制温度在60~65℃，反应12h；然后加入7～20重量份的氟-硅纳米复合材料，保温55～60℃反应3小时，将反应溶液用冰浴冷却至-5℃，有固体产物析出，抽滤，用200重量份甲醇水溶液洗涤，抽干、重结晶，得到白色结晶，置于真空干燥器65℃下干燥12h，即得到新型阻燃性油水分离材料。
有益效果：将纤维状ZnS／SiO2纳米球与氟-硅纳米复合材料进行有机复合，添加的聚偏氟乙烯化合物构筑于复合材料表面形成纳米-微米结构，提高材料疏水亲油性能，同时改变了表面粗糙度，实现了设计低表面自由能物质与控制表面微观结构的有效结合，提高其阻燃性能，保持良好的吸油倍率。制备的材料对不同油品和有机溶剂的吸油率能达到自身重量的20倍以上，展现出良好的油水分离性能。
具体实施方式
实施例1
1）称取5重量份聚偏氟乙烯粉末，加入到100 重量份质量浓度为5%的NaOH水溶液中，室温下150rmp条件下磁力搅拌12h；随后，采用真空抽滤装置进行抽滤，并用300重量份蒸馏水清洗至滤液为中性，得到改性聚偏氟乙烯溶液，备用；
2）向装有冷凝管、温度计的四口烧瓶中加入60重量份的改性聚偏氟乙烯溶液、12重量份的纤维状ZnS／SiO2纳米球和100重量份甲醇，在不断搅拌下滴加20重量份质量浓度为10%的氢氧化钠，使pH值保持在7.5~8.5，同时控制温度在60~65℃，反应12h；然后加入14重量份氟-硅纳米复合材料，保温55～60℃反应3小时，将反应溶液用冰浴冷却至-5℃，有固体产物析出，抽滤，用200重量份甲醇水溶液洗涤，抽干、重结晶，得到白色结晶，置于真空干燥器65℃下干燥12h，即得到新型阻燃性油水分离材料。其特征步骤1）中采用的聚偏氟乙烯粉末的密度为1.77g/cm3。
步骤2）中纤维状ZnS／SiO2纳米球的制备方法：将2.5重量份硅酸四乙酯溶于25重量份环己烷与2重量份巯基丙基三甲氧基硅烷的混合液，充分搅拌形成溶液A；将1重量份十六烷基三甲基溴化铵与1.4重量份ZnS混合后加入6重量份无水乙醇、45重量份去离子水，充分搅拌形成溶液B；将B溶液加入A溶液，充分搅拌形成反应液，再加入3.5重量份三乙醇胺，将上述反应液置入聚四氟乙烯密封反应器，以60r/min在水热反应釜中进行合成，120℃反应4h，反应结束后，离心分离产物，去离子水和丙酮各洗涤3次，空气中干燥24h，将所得产物在550℃下煅烧6h，即得纤维状ZnS／SiO2纳米球。
步骤2）中氟-硅纳米复合材料的制备方法为：取2.5重量份3-氨丙基三甲氧基硅烷加入到三颈烧瓶，加入40重量份甲苯和0.4重量份的纳米SiO2混合搅匀，在N2保护、120℃下回流10h，冷却，然后在烧瓶中加入30重量份质量分数为10%的全氟丁基磺酰氟，在-4℃条件下加入100重量份质量分数为30%的甲苯溶液，继续回流10h，将烧瓶中的物质过滤，用200重量份蒸馏水清洗3~5次，自然干燥得到氟-硅纳米复合材料。步骤中纳米SiO2的比表面积为200m2/g，粒径为20～50nm。
实施例2
与实施例1完全相同，不同在于：加入15重量份的纤维状ZnS／SiO2纳米球、10重量份的氟-硅纳米复合材料。
实施例3
与实施例1完全相同，不同在于：加入18重量份的纤维状ZnS／SiO2纳米球、7重量份的氟-硅纳米复合材料。
实施例4
与实施例1完全相同，不同在于：加入70重量份的改性聚偏氟乙烯溶液、16重量份的纤维状ZnS／SiO2纳米球、20重量份的氟-硅纳米复合材料。
实施例5
与实施例1完全相同，不同在于：加入70重量份的改性聚偏氟乙烯溶液、20重量份的纤维状ZnS／SiO2纳米球、16重量份的氟-硅纳米复合材料。
实施例6
与实施例1完全相同，不同在于：加入70重量份的改性聚偏氟乙烯溶液、24重量份的纤维状ZnS／SiO2纳米球、12重量份的氟-硅纳米复合材料。
实施例7
与实施例1完全相同，不同在于：加入80重量份的改性聚偏氟乙烯溶液、20重量份的纤维状ZnS／SiO2纳米球、20重量份的氟-硅纳米复合材料。
实施例8
与实施例1完全相同，不同在于：加入80重量份的改性聚偏氟乙烯溶液、24重量份的纤维状ZnS／SiO2纳米球、16重量份的氟-硅纳米复合材料。
实施例9
与实施例1完全相同，不同在于：加入80重量份的改性聚偏氟乙烯溶液、28重量份的纤维状ZnS／SiO2纳米球、14重量份的氟-硅纳米复合材料。
对比例1
与实施例1完全相同，不同在于：制备阻燃性油水分离材料时不加入纤维状ZnS／SiO2纳米球。
对比例2
与实施例1完全相同，不同在于：制备纤维状ZnS／SiO2纳米球时用正硅酸乙酯代替硅酸四乙酯。
对比例3
与实施例1完全相同，不同在于：制备纤维状ZnS／SiO2纳米球时用溴代十六烷基吡啶代替十六烷基三甲基溴化铵。
对比例4
与实施例1完全相同，不同在于：制备纤维状ZnS／SiO2纳米球时不加入三乙醇胺。
对比例5
与实施例1完全相同，不同在于：制备纤维状ZnS／SiO2纳米球时不加入巯基丙基三甲氧基硅烷。
对比例6
与实施例1完全相同，不同在于：制备阻燃性油水分离材料时不加入氟-硅纳米复合材料。
对比例7
与实施例1完全相同，不同在于：制备阻燃性油水分离材料时不加入改性聚偏氟乙烯溶液。
对比例8
与实施例1完全相同，不同在于：制备阻燃性油水分离材料时用聚四氟乙烯代替聚偏氟乙烯。
对比例9
与实施例1完全相同，不同在于：制备阻燃性油水分离材料时用普通SiO2纳米球代替纤维状ZnS／SiO2纳米球。
按下述方法对实施例1～9和对比例1～9进行新型阻燃性油水分离材料的性能测试。
（1）吸油容量测试：称取5g上述制备的阻燃性油水分离材料分散于95g二甲基乙酰胺中配制成溶液，将溶液淬火降温使体系发生相分离，再将溶剂萃取得到阻燃性油水分离材料聚合物膜。取5mL石蜡油滴加在含有100mL蒸馏水的烧杯中，取5g上述阻燃性油水分离材料聚合物膜于石蜡油中，每隔一定时间取出，用滤纸轻轻擦干表面附着的油，后称取聚合物膜质量，如此连续直至质量不再变化，由下式计算聚合物膜质量吸油容量Q：
（2）极限氧指数：根据GB/T 2406.1-2008进行测试。
新型阻燃性油水分离材料的性能测试
Figure 513912DEST_PATH_IMAGE002
由实施例1~9可以发现，当在实施例1所处于配比环境中，制得的阻燃性油水分离材料吸油容量达21.5g/g，极限氧指数为32.5%，材料各项性能最好，而实施例2~9制备的阻燃性油水分离材料性能不是特别理想，其吸油容量均在20g/g以下，极限氧指数处于30%以下，实施例1配比下制备的阻燃性油水分离材料在具有阻燃性能的同时表现出良好的吸油性能，可能的原因是配比1下纤维状ZnS／SiO2纳米球与氟-硅纳米复合材料有机复合，而添加的聚偏氟乙烯化合物构筑于复合材料表面形成纳米-微米结构，三种材料协同作用下不仅提高材料疏水亲油性能，同时改变了表面粗糙度，实现了设计低表面自由能物质与控制表面微观结构的有效结合，提高其阻燃性能和吸油容量。另外对比例1~5说明纤维状ZnS／SiO2纳米球的加入对阻燃性油水分离材料性能影响较大，对比例6~9说明制备阻燃性油水分离材料原料及条件的选择对其吸油和阻燃性能有突出影响。

Claims (5)

1.一种新型阻燃性油水分离材料的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
1）称取5重量份聚偏氟乙烯粉末，加入到100 重量份质量浓度为5%的NaOH水溶液中，室温下150rmp条件下磁力搅拌12h左右；随后，采用真空抽滤装置进行抽滤，并用300重量份蒸馏水清洗至滤液为中性，得到改性聚偏氟乙烯溶液，备用；
2）向装有冷凝管、温度计的四口烧瓶中加入60～80重量份的改性聚偏氟乙烯溶液、12～28重量份的纤维状ZnS／SiO2纳米球和100重量份甲醇，在不断搅拌下滴加20重量份质量浓度为10%的氢氧化钠，使pH值保持在7.5~8.5，同时控制温度在60~65℃，反应12h；然后加入7～20重量份的氟-硅纳米复合材料，保温55～60℃反应3小时，将反应溶液用冰浴冷却至-5℃，有固体产物析出，抽滤，用200重量份甲醇水溶液洗涤，抽干、重结晶，得到白色结晶，置于真空干燥器65℃下干燥12h，即得到新型阻燃性油水分离材料。
2.根据权利要求1中一种新型阻燃性油水分离材料的制备方法，其特征步骤1）中采用的聚偏氟乙烯粉末的密度为1.77g/cm3。
3.根据权利要求1中一种新型阻燃性油水分离材料的制备方法，其特征步骤2）中纤维状ZnS／SiO2纳米球的制备方法：将2.5重量份硅酸四乙酯溶于25重量份环己烷与2重量份巯基丙基三甲氧基硅烷的混合液，充分搅拌形成溶液A；将1重量份十六烷基三甲基溴化铵与1.4重量份ZnS混合后加入6重量份无水乙醇、45重量份去离子水，充分搅拌形成溶液B；将B溶液加入A溶液，充分搅拌形成反应液，再加入3.5重量份三乙醇胺，将上述反应液置入聚四氟乙烯密封反应器，以60r/min在水热反应釜中进行合成，120℃反应4h，反应结束后，离心分离产物，去离子水和丙酮各洗涤3次，空气中干燥24h，将所得产物在550℃下煅烧6h，即得纤维状ZnS／SiO2纳米球。
4.根据权利要求1中一种新型阻燃性油水分离材料的制备方法，其特征步骤2）中氟-硅纳米复合材料的制备方法为：取2.5重量份3-氨丙基三甲氧基硅烷加入到三颈烧瓶，加入40重量份甲苯和0.4重量份的纳米SiO2混合搅匀，在N2保护、120℃下回流10h，冷却，然后在烧瓶中加入30重量份质量分数为10%的全氟丁基磺酰氟，在-4℃条件下加入100重量份质量分数为30%的甲苯溶液，继续回流10h，将烧瓶中的物质过滤，用200重量份蒸馏水清洗3~5次，自然干燥得到氟-硅纳米复合材料。
5.根据权利要求4中氟-硅纳米复合材料的制备方法，其特征步骤中纳米SiO2的比表面积为200m2/g，粒径为20～50nm。
CN201811128167.0A 2018-09-27 2018-09-27 一种新型阻燃性油水分离材料的制备方法 Pending CN110947205A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811128167.0A CN110947205A (zh) 2018-09-27 2018-09-27 一种新型阻燃性油水分离材料的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811128167.0A CN110947205A (zh) 2018-09-27 2018-09-27 一种新型阻燃性油水分离材料的制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110947205A true CN110947205A (zh) 2020-04-03

Family

ID=69967670

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811128167.0A Pending CN110947205A (zh) 2018-09-27 2018-09-27 一种新型阻燃性油水分离材料的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110947205A (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101805434A (zh) * 2010-02-23 2010-08-18 厦门大学 超疏水的氟硅聚合物/纳米二氧化硅杂化纳米材料及其制备方法
US20130134081A1 (en) * 2011-11-29 2013-05-30 Samsung Electronics Co., Ltd. Hybrid porous structure, method of preparing hybrid porous structure, separation membrane including hybrid porous structure, and water treatment device including membrane
CN103409028A (zh) * 2013-07-29 2013-11-27 复旦大学 一种光催化型自修复超疏水涂料及其制备方法
CN103861477A (zh) * 2012-12-18 2014-06-18 天津工业大学 一种聚偏氟乙烯/钯纳米粒子杂化中空纤维膜及其制备方法
KR20150033378A (ko) * 2013-09-24 2015-04-01 경희대학교 산학협력단 폴리비닐리덴 플루오라이드 및 부분술폰화 폴리아릴렌계 고분자의 혼합용액으로부터 제조된 수투과성, 분리선택성 및 내오염성이 개선된 새로운 친수성 멤브레인 제조방법
CN106823829A (zh) * 2017-02-24 2017-06-13 天津工业大学 一种超疏水性pvdf膜的制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101805434A (zh) * 2010-02-23 2010-08-18 厦门大学 超疏水的氟硅聚合物/纳米二氧化硅杂化纳米材料及其制备方法
US20130134081A1 (en) * 2011-11-29 2013-05-30 Samsung Electronics Co., Ltd. Hybrid porous structure, method of preparing hybrid porous structure, separation membrane including hybrid porous structure, and water treatment device including membrane
CN103861477A (zh) * 2012-12-18 2014-06-18 天津工业大学 一种聚偏氟乙烯/钯纳米粒子杂化中空纤维膜及其制备方法
CN103409028A (zh) * 2013-07-29 2013-11-27 复旦大学 一种光催化型自修复超疏水涂料及其制备方法
KR20150033378A (ko) * 2013-09-24 2015-04-01 경희대학교 산학협력단 폴리비닐리덴 플루오라이드 및 부분술폰화 폴리아릴렌계 고분자의 혼합용액으로부터 제조된 수투과성, 분리선택성 및 내오염성이 개선된 새로운 친수성 멤브레인 제조방법
CN106823829A (zh) * 2017-02-24 2017-06-13 天津工业大学 一种超疏水性pvdf膜的制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JUN LIU: "Modified superhydrophilic and underwater superoleophobic PVDF", 《MATERIALS LETTERS》 *
杨晴: "含油废水处理用分离材料研究进展", 《高分子通报》 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103740231A (zh) 一种水性膨胀型电缆用纳米防火涂料及其制备方法
CN106861641B (zh) 一种有机改性海泡石的制备方法以及该有机改性海泡石的应用
CN102718485B (zh) 一种铈掺杂锆酸镧纳米粉体及其制备方法
CN110551397B (zh) 一种含有气凝胶的隔热硅橡胶泡沫材料及其制备方法
CN105315492B (zh) 一种基于笼型倍半硅氧烷的磷硅硼阻燃剂及其制备方法
CN115074101B (zh) 一种具有储层保护效果的低渗砂岩油藏驱油用表面活性剂制备方法及其应用
KR101937161B1 (ko) 유해화학물질 검출 센서용 코팅 조성물의 제조방법 및 이를 통해 제조된 코팅 조성물
CN102796428A (zh) 一种植物涂料及其制备方法
CN106221513B (zh) 一种不锈钢管用抗静电涂料的制备方法
CN110947205A (zh) 一种新型阻燃性油水分离材料的制备方法
Zhang et al. Morphology control of zinc hydroxystannate microcapsules by sol–gel method and their enhanced flame retardancy properties for polyvinyl chloride composites
CN106318135B (zh) 一种抗静电抑菌复合功能不锈钢管涂料
CN103333582A (zh) 一种低温有机不可逆热致变色涂料、制备方法及其应用
CN103435846B (zh) 一种树枝形有机/无机杂化阻燃剂的制备方法
CN104725670B (zh) 一种超分子结构酚红或其衍生物插层紫外阻隔材料及其制备方法
CN104371668B (zh) 一种防蒸发型防冻冷却液及其制备方法
CN108165254B (zh) 一种介稳态温敏变色材料
CN116163155A (zh) 一种浆内添加制备疏水阻燃纸的方法
Shi et al. A one-dimensional Mn (II)-based metal organic oxide: structure and properties
CN103012948A (zh) 阻燃石头纸及其制备方法
CN106904627B (zh) 2MgO·B2O3·1.5H2O/Mg(OH)2纳米复合阻燃材料及其原位制备方法
Liu et al. Performance study of flame-retardant semi-rigid polyurethane foam with modified expandable graphite
CN104014338A (zh) 固体碱载体稀金属元素催化剂及制备方法
CN104761750B (zh) 一种超分子结构对硝基苯酚或其异构体插层紫外阻隔材料及其制备方法
CN109705403B (zh) 三聚氰胺氰尿酸盐微胶囊化赤磷阻燃剂及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20200403