CN112980098A - 一种高回弹、防静电的聚烯烃吸油泡沫及其制备方法 - Google Patents

一种高回弹、防静电的聚烯烃吸油泡沫及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及吸油材料技术领域，具体涉及一种高回弹、防静电的聚烯烃吸油泡沫及其制备方法。该高回弹、防静电的聚烯烃吸油泡沫是由POE、PP、抗静电剂、成核剂按一定配比组成的聚烯烃组合物在混合机中混合均匀后，加入螺杆挤出机，同时在压缩段通过注气系统加入超临界气体，经模头挤出发泡，然后冷却切粒而制备得到。该聚烯烃吸油泡沫的开孔率大于90％，接触角大于150°，粒径为1～8mm，密度为0.01～0.05g/cm3。本发明所提供的吸油泡沫亲油疏水，回弹性能优异，重复使用后吸油率依旧很高，同时还能防止静电提高安全性能，并且制备工艺简单，可工业化生产。

Description

一种高回弹、防静电的聚烯烃吸油泡沫及其制备方法
技术领域
本发明涉及吸油材料技术领域，具体涉及一种高回弹、防静电的聚烯烃吸油泡沫及其制备方法。
背景技术
近年来，随着现代工业和海洋经济的迅速发展，油类产品的使用和运输日益兴盛，随之而来的含油废水排放问题以及溢油、漏油事故也逐年增多，含油废水直接排放会引起水体严重污染、管道堵塞和腐蚀等问题，不仅会造成巨大的经济损失，也会破坏生态环境，使石油行业和旅游业等相关产业的发展受到影响，不利于生态环境的可持续发展，也威胁着人类的身体健康。因此，如何对含油废水快速地进行油水分离，净化水质，使其达到排放标准，对生态环境的保护和人类的生存发展都具有重要的意义。
目前，对石油类及危化品泄露事故的处理方法中，吸附法是目前最为常见有效的处理手段，也是目前研究的热点。吸油材料具有亲油疏水的特性，能够选择性地从水中吸附有机溶剂和油，进而实现油水分离。根据材料来源的不同，传统的吸油材料可分为无机吸油材料、天然有机吸油材料和合成有机吸油材料。无机吸油材料主要有如硅藻土、沸石、活性碳、粘土、膨润土、膨胀石墨等，天然有机吸油材料包括如麦杆、玉米棒、棉纤、洋麻、木棉等。传统的无机材料和天然有机材料虽然价格便宜而且容易获得，但是无机材料的吸油率低，吸油的同时也会吸水，不方便油品回收，而天然有机材料则存在浮力小、易下沉，饱和吸油率低，保油性能差等缺点。合成有机吸油材料主要有高吸油性树脂、聚氨脂泡沫、发泡聚苯乙烯和熔喷聚丙烯等，因其具有优异的保油性能，较高的饱和吸油率，并且可多次重复使用等优点，受到了市场的普遍关注。但是目前市场上应用广泛的PP织物，聚氨酯泡沫等合成类吸油材料仍存在一定的吸水性，无法保证回收油品的纯度。授权公告号为CN104744819B的中国发明专利报道了一种发泡聚丙烯吸油材料及其制备方法，亲油疏水性能较好，可以有效解决油品回收纯度的问题，但是该发泡聚丙烯吸油材料在应用过程中，存在泡沫弹性不足、重复使用次数低等问题，并且该聚丙烯泡沫存在静电聚集，在应用于油水分离时有一定的安全风险。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种高回弹、防静电的聚烯烃吸油泡沫及其制备方法。本发明所提供的吸油泡沫亲油疏水，高回弹，可重复使用，吸油率和保油率优异，同时还能防静电提高安全性能，并且制备工艺简单，可工业化生产。本发明能够有效解决现有吸油材料在回收油品使用时，吸油率低，保油性能不佳，回弹性差，可重复使用次数低以及回收油品的纯度不高等技术问题。
为了解决上述技术问题，本发明采取的技术方案是：
一种高回弹、防静电的聚烯烃吸油泡沫，由聚烯烃组合物经混合、挤出、发泡和造粒制备而成，所述聚烯烃组合物由下述组分按重量百分比组成：
POE：10％～80％，
PP：10％～80％，
抗静电剂：5％～15％，
成核剂：0.5％～3％；
所述聚烯烃吸油泡沫的开孔率大于90％，接触角大于150°，粒径为1～8mm，堆密度为0.01～0.05g/cm3。
进一步地，所述POE为乙烯和辛烯的聚合物，所述POE的熔融指数为0.9～7g/10min。
进一步地，所述PP为HMSPP、共聚PP和均聚PP中的一种或多种。
进一步地，所述共聚PP选择丙烯和乙烯的无规共聚物或者丙烯和乙烯的嵌段共聚物。
进一步地，所述PP的熔融指数为0.5～6g/10min。
进一步地，所述抗静电剂为聚醚型抗静电剂、离子液体抗静电剂和炭黑中的一种或多种。
进一步地，所述成核剂为碳酸钙、氧化钙、云母、滑石粉、纳米粘土和高岭土中的一种或多种。
本发明还提供了上述高回弹、防静电的聚烯烃吸油泡沫的制备方法，包括以下步骤：
(1)将POE、PP、抗静电剂和成核剂按照一定比例在混合机中混合均匀，形成聚烯烃组合物；
(2)将所述聚烯烃组合物加入单螺杆挤出机的料仓中进行挤出，同时在挤出机的压缩段通过注气系统加入超临界气体，经过挤出机的模头挤出发泡，然后冷却切粒，得到所述高回弹、防静电的聚烯烃吸油泡沫。
进一步地，挤出机的挤出工艺为：挤出机的前半区温度为190℃～220℃，后半区温度为140℃～190℃，挤出机转速为9～55rpm。
进一步地，挤出机前半区温度为200℃～220℃，后半区温度为140℃～150℃，挤出机转速为20～45rpm。
进一步地，所述超临界气体为超临界二氧化碳和超临界氮气中的任意一种。
进一步地，所述注气系统的气体流量控制在3～15L/min。
相对于现有技术，本发明提供的一种高回弹、防静电的聚烯烃吸油泡沫及其制备方法具有以下有益效果：
(1)本发明提供的吸油泡沫具有亲油疏水的性能，可以保证回收油品的纯度，吸油率高，保油性能优异，并且具有优异的回弹性能，可以多次重复使用不降低其吸油率。
(2)本发明在聚烯烃组合物中加入与PP具有良好相容性的POE，不仅可以提高PP的韧性，也能够增大聚烯烃泡沫的接触角，并且提高其吸油性能。
(3)本发明在聚烯烃组合物中添加了抗静电剂，使得所制备的吸油泡沫具有永久防静电性能，安全可靠，在挤压或者摩擦的过程中不产生静电，可以避免因静电堆积而出现引燃油品的问题。
(4)本发明在吸油泡沫的制备过程中，在挤出机的压缩段注入的超临界气体对环境无污染，并且可以提高微孔发泡的成核数，降低聚合物的泡孔尺寸，提高吸油泡沫成品的吸油率和保油性能。
(5)本发明可以根据使用环境的不同，更换挤出机的模头，从而调整吸油泡沫的形状以满足实际需求。
具体实施方式
以下结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明，应当理解，以下所述的实施例，仅是本发明的较佳实施例，显示和描述了本发明的基本原理、主要特征以及有益效果，仅用于说明和解释本发明，并非用于限定本发明。
实施例1
本实施例中聚烯烃组合物中各组分原料及重量百分比组成为：
POE，熔融指数为2g/10min，30％；
共聚PP，乙烯和丙烯的无规共聚物，熔融指数为3.6g/10min，64％；
抗静电剂聚环氧乙烷(PEO)，5％；
成核剂云母，1％。
制备本实施例中高回弹、防静电的聚烯烃吸油泡沫的方法如下：
将上述POE、PP、PEO和云母加入混合机中，常温下混合均匀，形成聚烯烃组合物；然后将该聚烯烃组合物加入单螺杆挤出机的料仓中，设定挤出机的前半区温度为200℃，后半区温度为150℃，挤出机转速为35rpm，进行挤出，同时在挤出机的压缩段通过注气系统加入超临界二氧化碳气体，气体流量控制在5L/min，经过挤出机的模头发泡并冷却切粒，得到所述高回弹、防静电的聚烯烃吸油泡沫。
实施例2
本实施例中聚烯烃组合物中各组分原料及重量百分比组成为：
POE，熔融指数为6g/10min，80％；
HMSPP，熔融指数为0.5g/10min，10％；
抗静电剂炭黑，9％；
成核剂滑石粉，1％。
制备本实施例中高回弹、防静电的聚烯烃吸油泡沫的方法如下：
将上述POE、PP、炭黑和滑石粉加入混合机中混合均匀，形成聚烯烃组合物；然后将该聚烯烃组合物加入单螺杆挤出机的料仓中，设定挤出机的前半区温度为210℃，后半区温度为140℃，挤出机转速为20rpm，进行挤出，同时在挤出机的压缩段通过注气系统加入超临界二氧化碳气体，气体流量控制在5L/min，经过挤出机的模头发泡并冷却切粒，得到所述高回弹、防静电的聚烯烃吸油泡沫。
实施例3
本实施例中聚烯烃组合物中各组分原料及重量百分比组成为：
POE，熔融指数为2g/10min，10％；
共聚PP，乙烯和丙烯的嵌段共聚物，熔融指数为3.6g/10min，80％；
抗静电剂聚醚酯酰胺，7％；
成核剂滑石粉，3％。
制备本实施例中高回弹、防静电的聚烯烃吸油泡沫的方法如下：
将上述POE、PP、聚醚酯酰胺和滑石粉加入混合机中混合均匀，形成聚烯烃组合物；然后将该聚烯烃组合物加入单螺杆挤出机的料仓中，设定挤出机的前半区温度为200℃，后半区温度为150℃，挤出机转速为35rpm，进行挤出，同时在挤出机的压缩段通过注气系统加入超临界二氧化碳气体，气体流量控制在15L/min，经过挤出机的模头发泡并冷却切粒，得到所述高回弹、防静电的聚烯烃吸油泡沫。
实施例4
本实施例中聚烯烃组合物中各组分原料及重量百分比组成为：
POE，熔融指数为1.7g/10min，50％；
均聚PP，熔融指数为3g/10min，34％；
抗静电剂离子液体LQ01，15％；
成核剂纳米粘土，1％。
制备本实施例中高回弹、防静电的聚烯烃吸油泡沫的方法如下：
将上述POE、PP、离子液体LQ01和纳米粘土加入混合机中混合均匀，形成聚烯烃组合物；然后将该聚烯烃组合物加入单螺杆挤出机的料仓中，设定挤出机的前半区温度为220℃，后半区温度为150℃，挤出机转速为45rpm，进行挤出，同时在挤出机的压缩段通过注气系统加入超临界二氧化碳气体，气体流量控制在8L/min，经过挤出机的模头发泡并冷却切粒，得到所述高回弹、防静电的聚烯烃吸油泡沫。
对比例
将99％重量的共聚PP(乙烯和丙烯的嵌段共聚物，熔融指数为3.6g/10min)和1％重量的成核剂滑石粉加入混合机中混合均匀；然后加入单螺杆挤出机的料仓中，设定挤出机的前半区温度为200℃，后半区温度为150℃，挤出机转速为35rpm，进行挤出，同时在挤出机的压缩段通过注气系统加入超临界二氧化碳气体，气体流量控制在8L/min，经过挤出机的模头发泡并冷却切粒，得到聚烯烃吸油泡沫。
将本发明实施例1～4和对比例中制备的聚烯烃吸油泡沫，饱和吸附柴油之后，放入挤压设备进行脱油，再重复上述吸油和脱油的操作，测试聚烯烃吸油泡沫在重复使用5次后的吸油率；通过接触角测定仪测试样品的接触角；按照标准GB/T31838.2-2019、ISO4590-2016对样品的抗静电性能和开孔率进行测试。测试结果如表1所示。
表1聚烯烃吸油泡沫的测试结果
Figure BDA0002988883230000061
通过表1中的各项测试数据可以看出，相对于普通的聚烯烃吸油泡沫，本发明制备的高回弹、防静电聚烯烃吸油泡沫的表面电阻更小，抗静电性能更加优异，可有效防止出现因静电堆积易引燃油品等安全事故，并且接触角较大，具有良好的疏水亲油性能，回弹性能优异，重复使用5次后吸油率依旧很高，并且本发明制备工艺简单，可工业化生产。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高回弹、防静电的聚烯烃吸油泡沫，其特征在于，由聚烯烃组合物经混合、挤出、发泡和造粒制备而成，所述聚烯烃组合物由下述组分按重量百分比组成：
POE：10％～80％，
PP：10％～80％，
抗静电剂：5％～15％，
成核剂：0.5％～3％；
所述聚烯烃吸油泡沫的开孔率大于90％，接触角大于150°，粒径为1～8mm，堆密度为0.01～0.05g/cm3。
2.根据权利要求1所述的一种高回弹、防静电的聚烯烃吸油泡沫，其特征在于，所述POE为乙烯和辛烯的聚合物，所述POE的熔融指数为0.9～7g/10min。
3.根据权利要求1所述的一种高回弹、防静电的聚烯烃吸油泡沫，其特征在于，所述PP为HMSPP、共聚PP和均聚PP中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种高回弹、防静电的聚烯烃吸油泡沫，其特征在于，所述PP的熔融指数为0.5～6g/10min。
5.根据权利要求1所述的一种高回弹、防静电的聚烯烃吸油泡沫，其特征在于，所述抗静电剂为聚醚型抗静电剂、离子液体抗静电剂和炭黑中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的一种高回弹、防静电的聚烯烃吸油泡沫，其特征在于，所述成核剂为碳酸钙、氧化钙、云母、滑石粉、纳米粘土和高岭土中的一种或多种。
7.一种如权利要求1～6任意一项所述的高回弹、防静电的聚烯烃吸油泡沫的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将POE、PP、抗静电剂和成核剂按照一定比例在混合机中混合均匀，形成聚烯烃组合物；
(2)将所述聚烯烃组合物加入单螺杆挤出机的料仓中进行挤出，同时在挤出机的压缩段通过注气系统加入超临界气体，经过挤出机的模头挤出发泡，然后冷却切粒，得到所述高回弹、防静电的聚烯烃吸油泡沫。
8.根据权利要求7所述的高回弹、防静电的聚烯烃吸油泡沫的制备方法，其特征在于，挤出机的挤出工艺为：挤出机的前半区温度为190℃～220℃，后半区温度为140℃～190℃，挤出机转速为9～55rpm。
9.根据权利要求7所述的高回弹、防静电的聚烯烃吸油泡沫的制备方法，其特征在于，所述超临界气体为超临界二氧化碳和超临界氮气中的任意一种。
10.根据权利要求7所述的高回弹、防静电的聚烯烃吸油泡沫的制备方法，其特征在于，所述注气系统的气体流量控制在3～15L/min。
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