一種共聚甲基丙烯酸酯/聚丙烯復合吸油材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及非織造材料，具體為一種用于成品油吸附的共聚甲基丙烯酸酯/聚丙烯熔噴非織造布的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，成品油的生產(chǎn)和使用數(shù)量急劇增加，其泄漏事故也呈上升趨勢，事故造成了嚴重的環(huán)境和生物災難。如何快速有效處理這種突發(fā)性的成品油泄漏，已成為我國經(jīng)濟快速發(fā)展過程中必需解決的一個重大戰(zhàn)略問題。
[0003]聚丙烯纖維是目前使用最廣泛的合成吸油材料，它具有疏水親油的特性，密度比水小，可懸浮在水面上，吸油速度快，吸油量為自身重量的10-20倍。以聚丙烯為原料的吸油氈、吸油枕、吸油圍欄廣泛用于水面浮油回收，由于其獨特的性能受到關(guān)注與開發(fā)應用。Bayat 等【Bayat, A.Aghamiri, et al, Oil spill cleanup from sea water by sorbentmaterials [J].Chemical Engineering&Technology, 2005, 28 (12):1525 ?1528】對聚丙烯非織造布、谷殼、甘蔗渣三種吸油材料的的吸油性能進行了比較，結(jié)果表明聚丙烯非織造布對油的吸附能力最強。魏取福等【Qufu Wei, Ya Liu, Xueqian Wang, Dynamic wateradsorpt1n behav1ur of plasma-treated polypropylene nonwovens[J].PolymerTesting, 2006 (25):717_722】借助環(huán)境掃描電子顯微鏡對聚丙烯非織造布進行動態(tài)研究，在聚丙烯非織造布上觀察到高水接觸角、低油接觸角，證明了聚丙烯非織造布是疏水親油材料。聚丙烯非織造布主要依靠纖維間的孔隙吸油和儲油，其吸附過程屬于物理吸附，因此存在對成品油的保油率較低、在壓力下吸收的油易二次泄漏等問題。以柴油為代表的成品油粘度和界面張力很低，在水面形成油膜速度快、厚度薄，現(xiàn)有聚丙烯材料吸油圍欄對其攔截性能差，水面油膜穿透吸油圍欄現(xiàn)象比較普遍。
[0004]國內(nèi)外研究報道的新型吸油材料以高吸油樹脂為主，高吸油樹脂是一種具有三維網(wǎng)狀交聯(lián)結(jié)構(gòu)的樹脂，克服了傳統(tǒng)吸油材料的缺點，具有吸油種類多、吸水少、體積小、回收方便及受壓不漏油等諸多優(yōu)點，因此成為當今國內(nèi)吸油材料發(fā)展的主要方向。甲基丙烯酸酯類吸油樹脂及纖維是近年來吸油材料領(lǐng)域的研究熱點之一，徐乃庫等【NaikuXu, Changfa Xia0.Property and Structure of Novel Absorptive Fiber Preparedby Blending Butyl Methacrylate-Hydroxyethyl Methacrylate Copolymer with LowDensity Polyethylene[J].Polymer-Plastics Technology and Engineering,2011,50:173 ?181;Naiku Xu, Changfa Xia0.Swelling and crystallizat1n behav1rsof absorptive funct1nal fiber based on butyl methacryIate/hydroxyethylmethacrylate copolymer[J].Journal of Materials Science, 2010,45(I):98 ?105】以甲基丙烯酸酯為單體，采用懸浮聚合法、凍膠紡絲技術(shù)制備的甲基丙烯酸酯吸油纖維具有較高的吸油率及持油率。王志輝等【王志輝等，苯乙烯一甲基丙烯酸酯三元共聚高吸油樹脂的合成與性能研究[J].化工新型材料，2009，37 (4):73?75】以甲基丙烯酸酯及苯乙烯為單體，過氧化苯甲酰為引發(fā)劑，N, N’ -亞甲基雙丙烯酰胺為交聯(lián)劑，采用懸浮聚合法合成自溶脹型的高吸油樹脂，所合成的高吸油樹脂對苯的吸油率達到15g/g，對二甲苯的吸油率達到14g/g，且吸油后持油性能好。與熔噴聚丙烯非織造布主要依靠物理作用吸附油品不同，甲基丙烯酸酯類高吸油樹脂是以親油基和油分子間的相互親和作用為推動力，通過分子鏈中的親油基和油分子間產(chǎn)生的范德華力來實現(xiàn)吸油目的，其吸油機理是高分子鏈段的溶劑化過程，吸附過程屬于化學吸附。但吸油樹脂的研究仍主要集中在粒狀樹脂方面，粒狀材料由于其形狀的局限性，存在著吸收速率慢、吸油后后處理困難等諸多問題，應用受到限制。
[0005]依據(jù)上述熔噴聚丙烯非織造布及甲基丙烯酸酯類高吸油樹脂的不同吸油機理，針對現(xiàn)有熔噴聚丙烯非織造布吸油材料對成品油持油率差的缺陷，通過高吸油樹脂與聚丙烯復合可更好地滿足聚丙烯吸油材料在油污染中的應用要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種用于成品油吸附共聚甲基丙烯酸酯/聚丙烯復合吸油材料的制備方法。將吸油樹脂與聚丙烯吸油纖維的優(yōu)點結(jié)合起來，通過非織造布結(jié)構(gòu)設計和纖維功能化，將高吸油樹脂交聯(lián)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)引入纖維，該方法在聚丙烯非織造布吸油材料基體大分子內(nèi)部構(gòu)建樹脂交聯(lián)結(jié)構(gòu)以提高材料持油性能，獲得復合結(jié)構(gòu)聚丙烯非織造布吸油材料。
[0007]本發(fā)明所述的一種共聚甲基丙烯酸酯/聚丙烯復合吸油材料的制備方法，其工藝步驟為:
[0008](I)共聚甲基丙烯酸酯的制備:聚合工藝采用懸浮聚合法；在聚合釜中投入分散劑和去離子水，升溫至80-90°C，待攪拌l_2h后降至常溫，加入混合溶液并升溫至70-80°C，在惰性氣體保護下聚合反應5h后再升溫至80-90°C，繼續(xù)反應2h后停止，所得產(chǎn)物用去離子水清洗3-5次，烘干后備用；所述分散劑為聚乙烯醇；所述混合溶液由反應單體、引發(fā)劑、交聯(lián)劑均勻混合制成，所述反應單體為甲基丙烯酸烷基酯類物質(zhì)和苯乙烯，加入量占混合溶液總質(zhì)量的85-90% ;所述引發(fā)劑為過氧化苯甲酰，加入量占混合溶液總質(zhì)量的0.5% ;所述交聯(lián)劑為甲基丙烯酸β羥乙酯，加入量占混合溶液總質(zhì)量的10-15%;
[0009](2)復合造粒:將步驟(I)中得到的共聚甲基丙烯酸酯與聚丙烯母粒按比例混合，其中共聚甲基丙烯酸酯占混合物總質(zhì)量的5-15%，聚丙烯母粒熔融指數(shù)大于800g/10min，通過雙螺桿擠出機再經(jīng)粉碎機粉碎后得到改性聚丙烯母粒；
[0010](3)熔噴非織造布制備:將步驟(2)中得到的改性聚丙烯母粒用于熔噴非織造布的制造，即得到所述的復合吸油材料。
[0011]步驟(I)中所述的反應單體為甲基丙烯酸烷基酯和苯乙烯；所述的引發(fā)劑為過氧化苯甲酰；所述的交聯(lián)劑為甲基丙烯酸β羥乙酯。
[0012]步驟(I)中所述甲基丙烯酸烷基酯類物質(zhì)為甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸十二酯或甲基丙烯酸十六酯中的一種。
[0013]步驟(I)中所述反應單體苯乙烯占反應單體總質(zhì)量的10-30%。
[0014]本發(fā)明制備方法制造的共聚甲基丙烯酸酯/聚丙烯復合吸油材料在聚丙烯無紡布基體大分子內(nèi)部構(gòu)建了樹脂交聯(lián)結(jié)構(gòu)，吸油倍率增加，持油率得到提高；研究表明，對O號柴油的吸油倍率從復合前的11.2g/g提高到12.2g/g，持油率由復合前的83.1%提高到96.8%，同時吸水率由復合前的18.2%降低至IJ 6.6%。
【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合實施例進一步敘述本發(fā)明。