一種浮油清除材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種再生聚酯非織造布經(jīng)過表面疏水改性，能夠清除水面浮油的浮油清除材料及其制備方法。該材料以再生聚酯非織造布為基體，所述再生聚酯非織造布通過紫外輻照接枝疏水性單體，接枝后的所述再生聚酯非紡織布的布纖維單絲之間形成交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，且具有穩(wěn)定的空隙結(jié)構(gòu)，該材料濕態(tài)表觀密度小于水的密度。本發(fā)明的制備方法包括將再生聚酯非織造布清洗干燥、浸泡混合溶液、紫外輻照、去除未反應(yīng)單體等步驟。本發(fā)明的浮油清除材料濕態(tài)表觀密度小于水，從而可以漂浮在水面清除水面浮油，將一種不可降解的聚酯固體廢棄物轉(zhuǎn)化為高效、快速的環(huán)境治理材料。
【專利說明】一種浮油清除材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種除油材料及其制備方法，尤其是一種表面疏水再生聚酯非織造布水面浮油清除材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]含油污水、廢棄液體排放和油船、油罐泄露都會對環(huán)境造成嚴重的污染。傳統(tǒng)吸油材料雖然種類繁多，但卻普遍具有選擇性差、吸附倍率低、保油能力弱等缺點。目前業(yè)內(nèi)對吸油材料的研究主要集中在顆粒狀吸油樹脂上面，這類樹脂一般都是通過懸浮聚合等方法得到，因此基本為顆粒狀，具有較大的比表面積，這對其提高吸附能力是有利的，但是受樹脂內(nèi)三維化學(xué)交聯(lián)結(jié)構(gòu)的影響，使其在有機溶劑中不溶解，在加熱狀態(tài)下不熔融，難以加工成為別的形狀，這限制了它的應(yīng)用。另外其吸附速度與解吸速度較慢，成本較高，不適合用于大規(guī)模水面浮油攔截與快速回收等場合。
[0003]吸油纖維具有很快的吸附速度和足夠的浮力，能長時間浮于水面，這對于水面浮油的吸附是極為有利的。目前，水面浮油吸附材料主要采用聚丙烯非織造布，其原料豐富，合成工藝簡單，本身具有疏水親油的特性，吸附速率快，對溢油具有較高的吸收率。但是現(xiàn)有技術(shù)加工的聚丙烯吸油材料雖然吸油能力大，但其保油能力差，在水域溢油應(yīng)急處理中吸油材料吸油后容易二次漏油，而且由于聚丙烯纖維不耐紫外線導(dǎo)致保質(zhì)期短，孔隙結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，擠壓解吸后重復(fù)使用性差。
[0004]中國發(fā)明專利CN1584148A公開了一種吸油纖維及其制造方法，采用潛交聯(lián)劑代替?zhèn)鹘y(tǒng)的化學(xué)交聯(lián)劑，將合成樹脂溶于二甲基乙酰胺中配制成紡絲原液，紡絲成形后經(jīng)后處理賦予纖維三維網(wǎng)狀交聯(lián)結(jié)構(gòu)，制得具有吸油功能的共聚甲基丙烯酸酯纖維。中國發(fā)明專利CN101089259A公開了一種交聯(lián)三維網(wǎng)狀超細吸油纖維及其制備方法和應(yīng)用，將合成的甲基丙烯酸正丁酯均聚物與含引發(fā)劑的單體甲基丙烯酸β羥乙酯發(fā)生反應(yīng)，同時采用熔融紡絲法將反應(yīng)熔體制備成具有三維網(wǎng)狀交聯(lián)結(jié)構(gòu)的甲基丙烯酸酯系共聚物纖維。這類纖維具有較高的吸油率和保油率，但是這種纖維加工難度很高，纖維成型率較低，雖然具備纖維的形狀，仍需要很長時間才能達到飽和吸附，吸附速度慢，吸油后的樹脂及油品難以回收、操作復(fù)雜。
[0005]再生聚酯非織造布通常采用礦泉水瓶、一次性塑料飯盒等廢舊塑料為原料，采用熔噴法一步成網(wǎng)或熔融紡絲短纖維經(jīng)針刺制備而成，原料來源豐富，成本低廉，制備工藝成熟，具有非織造布結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定、孔隙豐富，而且抗紫外線、耐老化、剛性相對較強、耐腐蝕等特點，但是由于聚酯密度大于水，無法漂浮在水面，因此不能直接用于水面浮油的清除。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種再生聚酯非織造布經(jīng)過表面疏水改性，能夠清除水面浮油的浮油清除材料及其制備方法。
[0007]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的浮油清除材料采用如下技術(shù)方案:[0008]一種浮油清除材料，該材料以再生聚酯非織造布為基體，所述再生聚酯非紡織布通過紫外輻照接枝疏水性單體，接枝后的所述再生聚酯非織造布的布纖維單絲之間形成交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，且具有穩(wěn)定的空隙結(jié)構(gòu)，該材料濕態(tài)表觀密度小于水的密度。
[0009]作為一種優(yōu)選，所述疏水性單體為丙烯酸丁酯、丙烯酸辛酯、丙烯酸十二酯、丙烯酸十八酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸辛酯、甲基丙烯酸十二酯或甲基丙烯酸十八酯中的一種或一種以上的混合物。
[0010]本發(fā)明提供的浮油清除材料的制備方法采用如下技術(shù)方案:
[0011]一種浮油清除材料的制備方法，包括如下步驟:
[0012](I)將再生聚酯非織造布清洗干燥，同時配制混合溶液，所述混合溶液包括溶劑、疏水性單體、光敏劑和阻聚劑，所述溶劑為體積比為1:5?3:1的乙醇和水或者異丙醇和水，所述光敏劑為所述溶劑總質(zhì)量的O?2.5%。，所述阻聚劑為所述溶劑總質(zhì)量的O?5%。；所述疏水性單體體積為所述溶劑總體積的2.5%?20%。
[0013](2)先將清洗干燥后的再生聚酯非織造布浸泡在所述混合溶液中，所述再生聚酯非織造布與所述混合溶液的固液比為1:20?1:150，之后對浸泡在所述混合溶液中的再生聚酯非織造布進行脫氧處理，然后在紫外輻射功率為500W-2500W的輻射條件下輻射6分鐘?120分鐘。
[0014](3)取出紫外輻射后的產(chǎn)物并洗去未反應(yīng)的單體，經(jīng)干燥處理后得到所述浮油清除材料。
[0015]作為本發(fā)明的一種改進，所述步驟(2)中的脫氧處理和紫外輻射在氮氣或稀有氣體環(huán)境中進行。
[0016]采用上述技術(shù)方案具有以下有益效果:
[0017]1、由于再生聚酯非織造布的密度一般為1.34g/cm3，大于水的密度，本發(fā)明的浮油清除材料濕態(tài)表觀密度小于水，從而可以漂浮在水面清除水面浮油，將一種不可降解的聚酯固體廢棄物轉(zhuǎn)化為高效、快速的環(huán)境治理材料。
[0018]2、由于接枝后的再生聚酯非紡織布的布纖維單絲之間形成交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在主要利用毛細管力作用吸油的再生聚酯非織造布基體中引入高吸油樹脂，將吸藏性吸油材料與膠化型材料的優(yōu)勢結(jié)合起來，使接枝后的再生聚酯非織造布在保障原有快速吸油速率的前提下，對水面浮油實現(xiàn)更高的吸附量、更好的吸油選擇性和保油能力，解決再生聚酯非織造布保油性差、吸油倍率低、易造成二次污染的難題。
[0019]3、可以通過制備工藝控制纖維交聯(lián)程度、疏水單體功能基團的數(shù)量和種類來調(diào)控表面微納米結(jié)構(gòu)，使得浮油清除材料的內(nèi)層豐富，空隙、表面相對致密，功能基團數(shù)量充足、疏水支鏈長度合適，實現(xiàn)對成品油和不同?；肪哂锌焖傥?。
[0020]4、由于本發(fā)明的浮油清除材料具有穩(wěn)定的空隙結(jié)構(gòu)，吸附后纖維經(jīng)簡單壓榨處理后可再次使用。
[0021]5、本發(fā)明的制備方法中，將脫氧處理和紫外輻射安排在氮氣或稀有氣體環(huán)境中進行，可以對操作過程進行保護，防止在紫外輻射過程中混入其他物質(zhì)，影響紫外輻射效果。
[0022]6、本發(fā)明充分利用了輻射接枝射線穿透力強的優(yōu)點，可以完成一般化學(xué)法難以進行的接枝反應(yīng)，操作簡單、方便易行，室溫下即可完成。
[0023]7、通過制備工藝，如改變疏水單體的種類和數(shù)量、改變紫外輻照的功率和時間，可以控制纖維交聯(lián)程度、疏水單體功能基團的數(shù)量和種類，并以此來調(diào)控表面微納米結(jié)構(gòu)，獲得不同性能的浮油清除材料。
【具體實施方式】
[0024]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明做進一步的說明。
[0025]本發(fā)明提供的浮油清除材料，以再生聚酯非織造布為基體，通過紫外輻照使再生聚酯非織造布基體表面進行引發(fā)，形成活性自由基，與疏水性單體進行接枝反應(yīng)，疏水性單體可以是甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸辛酯、甲基丙烯酸十二酯或甲基丙烯酸十八酯中的一種或一種以上混合物，在本實施例中，疏水性單體選擇甲基丙烯酸丁酯，由于丙烯酸丁酯具有良好的親油性，共聚后的浮油清除材料的吸油倍率和保油性能也明顯提高。接枝后的所述再生聚酯非紡織布的布纖維單絲之間形成交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，且具有穩(wěn)定的空隙結(jié)構(gòu)，該材料濕態(tài)表觀密度小于水的密度。
[0026]本發(fā)明提供的浮油清除材料的制備方法，可得到接枝率為8.7%?43.8%的浮油清除材料。下面提供六個具體的實施例。
[0027]實施例1
[0028]本實施例的浮油材料制備方法包括以下步驟:
[0029]I)將再生聚酯非織造布清洗干燥；同時配制異丙醇和水體積比為1:2的溶劑，溶解疏水性單體、光敏劑和阻聚劑得到混合溶液；混合溶液中光敏劑為溶劑總質(zhì)量的0.5%o ；阻聚劑為溶劑總質(zhì)量的1%。;疏水性單體體積為溶劑總體積的2.5 % ;光敏劑和阻聚劑可以是業(yè)內(nèi)常規(guī)的光敏劑和阻聚劑，此處及下文中不再詳述。
[0030]2)將清洗干燥后的再生聚酯非織造布放入上個步驟得到的混合溶液中浸泡，為確保完全浸泡，浸泡時間一般在10分鐘以上，再生聚酯非織造布與混合溶液的固液比為1:150 ;通入氮氣或稀有氣體作保護，并對浸泡在混合溶液中的再生聚酯非織造布進行脫氧處理，然后在紫外輻射功率為500W輻射條件下輻射120分鐘。
[0031]3)取出產(chǎn)物并洗去未反應(yīng)的單體，經(jīng)干燥處理，得到浮油清除材料，即再生聚酯非織造布改性后的產(chǎn)品。
[0032]制得的浮油清除材料對丙酮吸油倍率從改性前8.6g/g提高到13.82g/g，對甲醇的吸油倍率從改性前的10.18g/g提高到18.55g/g，對乙醚吸油倍率從改性前6.67g/g提高到12.55g/g，對甲苯的吸油倍率從改性前15.22g/g提高到19.57g/g，對柴油吸油倍率從改性前15.85g/g提高到17.22g/g。制備而成的浮油清除材料在10秒鐘內(nèi)完成飽和吸收，且對不同油品的保油倍率皆達到70%以上，濕態(tài)表觀密度為0.764g/cm3。
[0033]實施例2
[0034]本實施例的浮油材料制備方法包括以下步驟:
[0035]I)將再生聚酯非織造布清洗干燥；同時配制異丙醇和水體積比為1:3的溶劑，溶解疏水性單體、光敏劑和阻聚劑得到混合溶液；混合溶液中光敏劑為溶劑總質(zhì)量的2.5%o ；阻聚劑為溶劑總質(zhì)量的2%0 ;疏水性單體體積為溶劑總體積的10 % ；
[0036]2)將清洗干燥后的再生聚酯非織造布放入上個步驟得到的混合溶液中浸泡，為確保完全浸泡，浸泡時間一般在10分鐘以上，非織造布與溶液的固液比為1:100 ;通入氮氣或稀有氣體作保護，并對浸泡在混合溶液中的再生聚酯非織造布進行脫氧處理，然后在輻射功率為2000W輻射條件下輻射60分鐘；
[0037]3)取出產(chǎn)物并洗去未反應(yīng)的單體，經(jīng)干燥處理，得得到浮油清除材料，即再生聚酯非織造布改性后的產(chǎn)品。
[0038]制得的浮油清除材料對丙酮吸油倍率從改性前8.6g/g提高到13.llg/g，對甲醇的吸油倍率從改性前的10.18g/g提高到17.4g/g，對乙醚吸油倍率從改性前6.67g/g提高到11.84g/g，對甲苯的吸油倍率從改性前的15.22g/g提高到18.12g/g，對柴油吸油倍率從改性前15.85g/g提高到25.08g/g。制備而成的浮油清除材料在10秒鐘內(nèi)完成飽和吸收，且對不同油品的保油倍率皆達到75%以上，濕態(tài)表觀密度為0.502g/cm3。
[0039]實施例3
[0040]本實施例的浮油材料制備方法包括以下步驟:
[0041]I)將再生聚酯非織造布清洗干燥；同時配制異丙醇和水體積比為1:1的溶劑，溶解疏水性單體、光敏劑和阻聚劑得到混合溶液；混合溶液中光敏劑為溶劑總質(zhì)量的1.5%0 ；阻聚劑為溶劑總質(zhì)量的2%0 ;疏水性單體體積為溶劑總體積的12% ；
[0042]2)將清洗干燥后的再生聚酯非織造布放入上個步驟得到的混合溶液中浸泡，為確保完全浸泡，浸泡時間一般在10分鐘以上，非織造布與溶液的固液比為1:80 ;通入氮氣或稀有氣體作保護，并對浸泡在混合溶液中的再生聚酯非織造布進行脫氧處理，然后在輻射功率為2000W輻射條件下輻射30分鐘；
[0043]3)取出產(chǎn)物并洗去未反應(yīng)的單體，經(jīng)干燥處理，得到浮油清除材料，即再生聚酯非織造布改性后的產(chǎn)品。
[0044]制得的浮油清除材料對丙酮吸油倍率從改性前8.6g/g提高到11.35g/g，對甲醇的吸油倍率從改性前的10.18g/g提高到13.28g/g，對乙醚吸油倍率從改性前6.67g/g提高到11.68g/g，對甲苯的吸油倍率從改性前的15.22g/g提高到17.25g/g，對柴油吸油倍率從改性前15.85g/g提高到18.50g/g。制備而成的浮油清除材料在9秒鐘內(nèi)完成飽和吸收，且對不同油品的保油倍率皆達到74%以上，濕態(tài)表觀密度為0.558g/cm3。
[0045]實施例4
[0046]本實施例的浮油材料制備方法包括以下步驟:
[0047]I)將再生聚酯非織造布清洗干燥；同時配制異丙醇和水體積比為1:1的溶劑浸泡，為確保完全浸泡，浸泡時間一般在10分鐘以上，溶解疏水性單體、光敏劑和阻聚劑得到混合溶液；混合溶液中光敏劑為溶劑總質(zhì)量的2%0 ;阻聚劑為溶劑總質(zhì)量的3%。；疏水性單體體積為溶劑總體積的15% ;
[0048]2)將清洗干燥后的再生聚酯非織造布放入上個步驟得到的混合溶液中，非織造布與溶液的固液比為1:120 ;通入氮氣或稀有氣體作保護，并對浸泡在混合溶液中的再生聚酯非織造布進行脫氧處理，然后在輻射功率為1500W輻射條件下輻射60分鐘；
[0049]3)取出產(chǎn)物并洗去未反應(yīng)的單體，經(jīng)干燥處理，得到浮油清除材料，即再生聚酯非織造布改性后的產(chǎn)品。
[0050]制得的浮油清除材料對丙酮吸油倍率從改性前8.6g/g提高到10.91g/g,對甲醇的吸油倍率從改性前的10.18g/g提高到15.58g/g，對乙醚吸油倍率從改性前6.67g/g提高到11.36g/g，對甲苯的吸油倍率從改性前的15.22g/g提高到17.25g/g，對柴油吸油倍率從改性前15.85g/g提高到20.43g/g。制備而成的浮油清除材料在10秒鐘內(nèi)完成飽和吸收，且對不同油品的保油倍率皆達到75%以上，濕態(tài)表觀密度為0.136g/cm3。
[0051]實施例5
[0052]本實施例的浮油材料制備方法包括以下步驟:
[0053]I)將再生聚酯非織造布清洗干燥；同時配制異丙醇和水體積比為1:1.5的溶齊U，溶解疏水性單體、光敏劑和阻聚劑得到混合溶液；混合溶液中光敏劑為溶劑總質(zhì)量的
1.5%o ;阻聚劑為溶劑總質(zhì)量的5%。；疏水性單體體積為溶劑總體積的20% ；
[0054]2)將清洗干燥后的再生聚酯非織造布放入上個步驟得到的混合溶液中浸泡，為確保完全浸泡，浸泡時間一般在10分鐘以上，非織造布與溶液的固液比為1:20 ;通入氮氣或稀有氣體作保護，并對浸泡在混合溶液中的再生聚酯非織造布進行脫氧處理，然后在輻射功率為1000W輻射條件下輻射60分鐘；
[0055]3)取出產(chǎn)物并洗去未反應(yīng)的單體，經(jīng)干燥處理，得到浮油清除材料，即再生聚酯非織造布改性后的產(chǎn)品。
[0056]制得的浮油清除材料對丙酮吸油倍率從改性前8.6g/g提高到10.31g/g，對甲醇的吸油倍率從改性前的10.18g/g提高到15.38g/g，對乙醚吸油倍率從改性前6.67g/g提高到10.81g/g，對甲苯的吸油倍率從改性前的15.22g/g提高到16.68g/g，對柴油吸油倍率從改性前15.85g/g提高到18.85g/g。制備而成的浮油清除材料在8秒鐘內(nèi)完成飽和吸收，且對不同油品的保油倍率皆達到85%以上，濕態(tài)表觀密度為0.104g/cm3。
[0057]實施例6
[0058]本實施例的浮油材料制備方法包括以下步驟:
[0059]I)將再生聚酯非織造布清洗干燥；同時配制異丙醇和水體積比為2:1的溶劑，溶解疏水性單體、光敏劑和阻聚劑得到混合溶液；混合溶液中光敏劑為溶劑總質(zhì)量的2.5%o ；阻聚劑為溶劑總質(zhì)量的1%。；疏水性單體體積為溶劑總體積的15% ；
[0060]2)將清洗干燥后的再生聚酯非織造布放入上個步驟得到的混合溶液中浸泡，為確保完全浸泡，浸泡時間一般在10分鐘以上，非織造布與溶液的固液比為1:20 ;通入氮氣或稀有氣體作保護，并對浸泡在混合溶液中的再生聚酯非織造布進行脫氧處理，然后在輻射功率為2500W輻射條件下輻射6分鐘；
[0061]3)取出產(chǎn)物并洗去未反應(yīng)的單體，經(jīng)干燥處理，得到浮油清除材料，即再生聚酯非織造布改性后的產(chǎn)品。
[0062]制得的浮油清除材料對丙酮吸油倍率從改性前8.6g/g提高到10.28g/g，對甲醇的吸油倍率從改性前的10.18g/g提高到14.78g/g，對乙醚吸油倍率從改性前6.67g/g提高到10.75g/g，對甲苯的吸油倍率從改性前的15.22g/g提高到15.85g/g，對柴油吸油倍率從改性前15.85g/g提高到16.46g/g。制備而成的浮油清除材料在10秒鐘內(nèi)完成飽和吸收，且對不同油品的保油倍率皆達到80%以上，濕態(tài)表觀密度為0.084g/cm3。
[0063]上面對本發(fā)明做了詳細的說明，但是本發(fā)明的實施方式并不僅限于上述實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)可以對本發(fā)明做出各種變形，如使用乙醇代替上述實施例中的異丙醇，使用其他高溫高壓下不易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的氣體代替上述實施例中的氮氣等，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種浮油清除材料，其特征在于，該材料以再生聚酯非織造布為基體，所述再生聚酯非織造布通過紫外輻照接枝疏水性單體，接枝后的所述再生聚酯非紡織布的布纖維單絲之間形成交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，且具有穩(wěn)定的空隙結(jié)構(gòu)，該材料濕態(tài)表觀密度小于水的密度。
2.如權(quán)利要求1所述的浮油清除材料，其特征在于，所述疏水性單體為丙烯酸丁酯、丙烯酸辛酯、丙烯酸十二酯、丙烯酸十八酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸辛酯、甲基丙烯酸十二酯或甲基丙烯酸十八酯中的一種或一種以上的混合物。
3.—種如權(quán)利要求1所述的浮油清除材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)將再生聚酯非織造布清洗干燥，同時配制混合溶液，所述混合溶液包括溶劑、疏水性單體、光敏劑和阻聚劑，所述溶劑為體積比為1:5?3:1的乙醇和水或者異丙醇和水，所述光敏劑為所述溶劑總質(zhì)量的O?2.5%。，所述阻聚劑為所述溶劑總質(zhì)量的O?5%。；所述疏水性單體體積為所述溶劑總體積的2.5 %?20 % ； (2)先將清洗干燥后的再生聚酯非織造布浸泡在所述混合溶液中，所述再生聚酯非織造布與所述混合溶液的固液比為1:20?1:150，之后對浸泡在所述混合溶液中的再生聚酯非織造布進行脫氧處理，然后在紫外輻射功率為500W-2500W的輻射條件下輻射6分鐘?120分鐘； (3)取出紫外輻射后的產(chǎn)物并洗去未反應(yīng)的單體，經(jīng)干燥處理后得到所述浮油清除材料。
4.如權(quán)利要求3所述的浮油清除材料的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中的脫氧處理和紫外輻射在氮氣或稀有氣體環(huán)境中進行。
【文檔編號】D06M14/32GK103911862SQ201410110100
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年3月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月24日
【發(fā)明者】粘偉誠, 魏俊富, 周斌, 張環(huán), 王山英, 何碧明, 粘平如, 田雨勝 申請人:福建鑫華股份有限公司, 天津工業(yè)大學(xué), 海東青非織工業(yè)（福建）有限公司