專利名稱：一種超級(jí)吸油橡膠材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超級(jí)吸油橡膠材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
近年來，隨著 人類活動(dòng)的日益頻繁，由油田泄漏、油船漏油、輸油管路破裂等一系列事故及含油污廢水廢液的排放造成了水體的污染嚴(yán)重，帶來了不可估量的生態(tài)災(zāi)難和經(jīng)濟(jì)損失，例如美國(guó)墨西哥灣和我國(guó)的渤海灣漏油事件。因此，亟待人類開發(fā)低成本，超高吸油量的超級(jí)吸油材料，使之能在惡劣環(huán)境中快速處理水面油污。目前研究較多的高吸油材料往往是低交聯(lián)的聚合物，它以親油性單體為基本單位，經(jīng)適度交聯(lián)形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，吸收的油以范德華力保存在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)中。與傳統(tǒng)吸油材料相比，這種稀有材料吸油倍率高、油水選擇性好，且保油性能大大提高，不易重新漏油，是一種高性能的新型材料。但是目前開發(fā)的吸油材料吸油倍率仍然不高，吸油速率慢、吸放油可逆性差。例如中國(guó)專利CN200610027826. 2開發(fā)的一種基于橡膠的高吸油樹脂是以橡膠和烷基苯乙烯為基體、二乙烯基苯或二丙烯酸酯為交聯(lián)劑合成的吸油材料，其對(duì)四氯化碳的吸油率最高為51，對(duì)環(huán)己烷的吸油率最高為25 ;日本三井石油化學(xué)公司以甲基丙烯酸烷基酯為單體，二乙烯基苯為交聯(lián)劑的吸油材料(日本特開昭50-15882、日本特開昭50-59486、日本特開昭50-94092)，其吸油倍率十分低；日本觸媒化學(xué)公司以丙烯酸長(zhǎng)鏈烷基酯為單體，二丙烯酸二醇酯為交聯(lián)劑的吸油材料最高吸油倍率也僅為25。上述吸油材料吸油率不高的主要問題在于未對(duì)合成的吸油材料的溶解度參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，因此無法獲得最優(yōu)的吸油比例，而且單一采用橡膠會(huì)造成交聯(lián)太低材料吸油后容易破碎，交聯(lián)太高吸油倍率太低，單一采用丙烯酸酯單體無法獲得高的吸油倍率，因此，本發(fā)明根據(jù)油品的溶解度參數(shù)，通過以橡膠和丙烯酸異冰片酯或乙叉降冰片烯為單體，設(shè)計(jì)合成材料的溶解度參數(shù)，合成了具有超高吸油倍數(shù)的超級(jí)吸油材料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的第一個(gè)技術(shù)問題是提供一種超級(jí)吸油橡膠材料，通過分子設(shè)計(jì)，獲得溶解度參數(shù)最接近于油品溶解度參數(shù)的材料，即具有了橡膠鏈段的柔韌性和伸展性，又具有了交聯(lián)單體強(qiáng)度，具有超高的吸油倍數(shù)。本發(fā)明所要解決的第二個(gè)技術(shù)問題是提供一種超級(jí)吸油橡膠材料的制備方法，制備工藝簡(jiǎn)單，制得的材料具有超高吸油倍數(shù)。本發(fā)明解決上述第一個(gè)技 術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為一種超級(jí)吸油橡膠材料，其特征在于其含有以下質(zhì)量份數(shù)的原料橡膠30-80 份，交聯(lián)單體2O-5O份，交聯(lián)劑O. 05-5 份，引發(fā)劑O. 1-5份，
分散劑O. 2-2份，分散介質(zhì)180-500份，溶劑180-500 份；其中所述橡膠的分子量?jī)?yōu)選為800-600000，優(yōu)選為三元乙丙橡膠、丁基橡膠、丁苯橡膠、天然橡膠、氯丁橡膠或丁二烯橡膠中的一種或幾種的混合物。作為優(yōu)選，所述交聯(lián)單體為丙烯酸異冰片酯或乙叉降冰片烯。所述交聯(lián)劑為二乙烯基苯。所述弓I發(fā)劑為二氯偶氮脒或叔丁基過氧化物。所述分散劑為明膠、果膠或卡拉膠中的一種或一種以上混合物。所述分散介質(zhì)為去離子水或純水。所述溶劑為苯、甲苯、二甲苯、正己烷、環(huán)己烷、正庚烷、異庚烷、正辛烷、異辛烷、甘油或石蠟中的一種或一種以上混合物。進(jìn)一步優(yōu)選，所述溶劑為甲苯、二甲苯、正己烷或環(huán)己烷中的一種或一種以上混合物。最后，所述超級(jí)吸油橡膠材料為膜狀物，其溶解度參數(shù)與被吸油品的溶解度參數(shù)之差不超過O. 5，橡膠、交聯(lián)單體和交聯(lián)劑的高分子交聯(lián)體系。本發(fā)明解決上 述第二個(gè)技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為一種超級(jí)吸油橡膠材料的制備方法，其特征在于步驟依次為I)按以下組分的質(zhì)量份數(shù)進(jìn)行稱量配比橡膠30-80 份，交聯(lián)單體20-50份，交聯(lián)劑O. 05-5 份，引發(fā)劑O. 1-5份，分散劑O. 2-2份，分散介質(zhì)180-500份，溶劑180-500 份；2)把橡膠和交聯(lián)單體加入溶劑內(nèi)，升溫至40-90°C，恒溫10_30分鐘后，降溫至38 42°C，加入分散劑，恒溫?cái)嚢鐿. 5-2小時(shí)后，升溫至60_90°C，加入交聯(lián)劑、引發(fā)劑，攪拌2-6小時(shí)，冷卻至38 42°C后，加入分散介質(zhì)，繼續(xù)攪拌O. 5-2小時(shí)；3)冷卻至室溫，過濾，產(chǎn)物用丙酮和四氫呋喃清洗，真空干燥即得到超級(jí)吸油橡膠材料。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于通過分子設(shè)計(jì)，獲得溶解度參數(shù)最接近于油品溶解度參數(shù)的材料，通過單體的選擇獲得兼有柔韌性、伸展性和強(qiáng)度的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，解決了現(xiàn)有吸油材料存在的吸油倍率低、吸油速率慢、成本較高、保油性差等問題，大大提高了吸油倍率和速率，使得吸油倍率達(dá)現(xiàn)有技術(shù)的3倍，同時(shí)制備方法簡(jiǎn)單、易操作，可用于原油、汽油、地溝油、潤(rùn)滑油、機(jī)械廢油的吸收，具有廣泛的應(yīng)用前景。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
實(shí)施實(shí)例1:其組分、質(zhì)量份數(shù)和制備方法如下(I)分子設(shè)計(jì)。三元乙丙橡膠30份丙烯酸異冰片酯單體50份二乙烯基苯O. 05份溶解度參數(shù)為7. 48，正己烷溶解度參數(shù)為7. 3，二甲苯溶解度參數(shù)為8. 8，其中正己烷溶解度參數(shù)在±0.5之內(nèi)，屬于易吸收油品。(2)制備過程。二氯偶氮脒O.1份明膠O. 2份去離子水180份溶劑180份，(其中二甲苯90份，正己烷90份)把三元乙丙橡膠和丙烯酸異冰片酯單體加入溶劑內(nèi)，升溫至40°C，恒溫10分鐘后，加入分散劑，在40 V攪拌O. 5小時(shí)后，升溫至60 V，加入交聯(lián)劑、引發(fā)劑，攪拌2小時(shí)，冷卻至40°C后，加入分散介質(zhì)，繼續(xù)攪拌O. 5小時(shí)。(3)后處理過程 冷卻至25°C，過濾，產(chǎn)物用丙酮和四氫呋喃各洗一次，真空干燥即可。所得材料為膜狀物。其對(duì)正己烷的吸油倍率為69. 3，對(duì)二甲苯的吸油倍率為35. 2，單位為(g/g)。實(shí)施實(shí)例2 其組分、質(zhì)量份數(shù)和制備方法如下(I)分子設(shè)計(jì)。三元乙丙橡膠80份丙烯酸異冰片酯單體20份二乙烯基苯5份溶解度參數(shù)為7. 75，正己烷溶解度參數(shù)為7. 3，二甲苯溶解度參數(shù)為8. 8，其中正己烷溶解度參數(shù)在±0.5之內(nèi)，屬于易吸收油品。(2)制備過程。叔丁基過氧化物5份果膠2份純水500份溶劑500份(其中甲苯250份，環(huán)己烷250份)把三元乙丙橡膠和丙烯酸異冰片酯單體加入溶劑內(nèi)，升溫至90°C，恒溫30分鐘后，降溫至40°C，加入分散劑，在40°C攪拌2小時(shí)后，升溫至90°C，加入交聯(lián)劑、引發(fā)劑，攪拌6小時(shí)，冷卻至40°C后，加入分散介質(zhì)，繼續(xù)攪拌2小時(shí)。(3)后處理過程冷卻至25°C，過濾，產(chǎn)物用丙酮和四氫呋喃各洗一次，真空干燥即可。所得材料為膜狀物。
其對(duì)正己烷的吸油倍率為54. 3，對(duì)二甲苯的吸油倍率為39. 7，單位為(g/g)。實(shí)施實(shí)例3 (I)分子設(shè)計(jì)。三元乙丙橡膠55份丙烯酸異冰片酯單體35份二乙烯基苯2. 5份溶解度參數(shù)為7. 54，正己烷溶解度參數(shù)為7. 3，二甲苯溶解度參數(shù)為8. 8，其中正己烷溶解度參數(shù)在±0.5之內(nèi)，屬于易吸收油品。(2)制備過程。二氯偶氮脒2. 5份卡拉膠I份去離子水330份溶劑350份(其中二甲苯100份，正己烷150份，環(huán)己烷150份)把三元乙丙橡膠和丙烯酸異冰片酯單體加入溶劑內(nèi)，升溫至65°C，恒溫20分鐘后，降溫至40°C，加入分散劑，在40°C攪拌I小時(shí)后，升溫至75°C，加入交聯(lián)劑、引發(fā)劑，攪拌4小時(shí)，冷卻至40°C后，加入分散介質(zhì)，繼續(xù)攪拌I小時(shí)。

(3)后處理過程冷卻至25°C，過濾，產(chǎn)物用丙酮和四氫呋喃各洗一次，真空干燥即可。所得材料為膜狀物。其對(duì)正己烷的吸油倍率為61. 0，對(duì)二甲苯的吸油倍率為37. 4，單位為(g/g)。實(shí)施實(shí)例4 其組分、質(zhì)量份數(shù)和制備方法如下(I)分子設(shè)計(jì)。丁苯橡膠55份乙叉降冰片烯單體35份二乙烯基苯2. 5份溶解度參數(shù)為7. 49，正己烷溶解度參數(shù)為7. 3，二甲苯溶解度參數(shù)為8. 8，其中正己烷溶解度參數(shù)在±0.5之內(nèi)，屬于易吸收油品。(2)制備過程。叔丁基過氧化物2份明膠I份去離子水300份溶劑350份(其中二甲苯170份，正己烷180份)把丁苯橡膠和乙叉降冰片烯單體加入溶劑內(nèi)，升溫至55°C，恒溫20分鐘后，降溫至40°C，加入分散劑，在40°C攪拌I小時(shí)后，升溫至75°C，加入交聯(lián)劑、引發(fā)劑，攪拌4小時(shí)，冷卻至40°C后，加入分散介質(zhì)，繼續(xù)攪拌I小時(shí)。(3)后處理過程冷卻至25°C，過濾，產(chǎn)物用丙酮和四氫呋喃各洗一次，真空干燥即可。所得材料為膜狀物。
其對(duì)正己烷的吸油倍率為81. 1，對(duì)二甲苯的吸油倍率為49. 3，單位為(g/g)。實(shí)施實(shí)例5 其組分、質(zhì)量份數(shù)和制備方法如下(I)分子設(shè)計(jì)。丁基橡膠55份乙叉降冰片烯單體35份二乙烯基苯2. 5份溶解度參數(shù)為7. 45，正己烷溶解度參數(shù)為7. 3，二甲苯溶解度參數(shù)為8. 8，其中正己烷溶解度參數(shù)在±0.5之內(nèi)，屬于易吸收油品。(2)制備過程。叔丁基過氧化物2份明膠I份去離子水300份溶劑350份(其中二甲苯170份，正己烷180份)把丁基橡膠和乙叉降冰片烯單體加入溶劑內(nèi)，升溫至55°C，恒溫20分鐘后，降溫至40°C，加入分散劑，在4 0°C攪拌I小時(shí)后，升溫至75°C，加入交聯(lián)劑、引發(fā)劑，攪拌4小時(shí)，冷卻至40°C后，加入分散介質(zhì)，繼續(xù)攪拌I小時(shí)。(3)后處理過程冷卻至25°C，過濾，產(chǎn)物用丙酮和四氫呋喃各洗一次，真空干燥即可。所得材料為膜狀物。其對(duì)正己烷的吸油倍率為76. 5，對(duì)二甲苯的吸油倍率為30. 3，單位為(g/g)。實(shí)施實(shí)例6:其組分、質(zhì)量份數(shù)和制備方法如下(I)分子設(shè)計(jì)。天然橡膠55份丙烯酸異冰片酯單體35份二乙烯基苯2. 5份溶解度參數(shù)為7. 79，正己烷溶解度參數(shù)為7. 3，二甲苯溶解度參數(shù)為8. 8，其中正己烷溶解度參數(shù)在±0.5之內(nèi)，屬于易吸收油品。(2)制備過程。叔丁基過氧化物2份明膠I份去離子水300份溶劑350份(其中二甲苯170份，正己烷180份)把天然橡膠和丙烯酸異冰片酯單體加入溶劑內(nèi)，升溫至55°C，恒溫20分鐘后，降溫至40 V，加入分散劑，在40°C攪拌I小時(shí)后，升溫至75°C，加入交聯(lián)劑、引發(fā)劑，攪拌4小時(shí),冷卻至40°C后，加入分散介質(zhì)，繼續(xù)攪拌I小時(shí)。(3)后處理過程冷卻至25°C，過濾，產(chǎn)物用丙酮和四氫呋喃各洗一次，真空干燥即可。所得材料為膜狀物。其對(duì)正己烷的吸油倍率為40. 9，對(duì)二甲苯的吸油倍率為45. 6，單位為(g/g)。上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，通過分子設(shè)計(jì)后的超級(jí)吸油橡膠材料具有很好的吸油性能，對(duì)與汽油性質(zhì)接近的二甲苯的吸油倍率最高能達(dá)到公開文獻(xiàn)最大值的近3倍以上，具有很好的應(yīng)用前景。吸油倍率的測(cè)定按照ASTM F726-81。稱取O.1g的超級(jí)吸油橡膠材料，裝入不銹鋼鐵絲網(wǎng)(4*4*2cm)，一起放入IOOml的平底燒杯中 ，加入過量的油品，待吸油達(dá)到飽和，取出吸油材料，用濾紙擦干材料表面附著的溶劑，并準(zhǔn)確稱重，按照下式計(jì)算吸油倍率吸油率Q (g/g)=(吸油后樣品重-吸油前樣品重)/吸油前樣品重。
權(quán)利要求
1.一種超級(jí)吸油橡膠材料，其特征在于材料含有以下質(zhì)量份數(shù)的原料 橡膠30-80份， 交聯(lián)單體20-50份， 交聯(lián)劑O. 05-5份， 引發(fā)劑O. 1-5份， 分散劑O. 2-2份， 分散介質(zhì)180-500份， 溶劑180-500份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超級(jí)吸油橡膠材料，其特征在于所述橡膠的分子量為800-600000，為三元乙丙橡膠、丁基橡膠、丁苯橡膠、天然橡膠、氯丁橡膠或丁二烯橡膠中的一種或幾種的混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超級(jí)吸油橡膠材料，其特征在于所述交聯(lián)單體為丙烯酸異冰片酯或乙叉降冰片烯。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超級(jí)吸油橡膠材料，其特征在于所述交聯(lián)劑為二乙烯基苯。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超級(jí)吸油橡膠材料，其特征在于引發(fā)劑為二氯偶氮脒或叔丁基過氧化物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超級(jí)吸油橡膠材料，其特征在于分散劑為明膠、果膠或卡拉膠中的一種或一種以上混合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超級(jí)吸油橡膠材料，其特征在于所述分散介質(zhì)為去離子水或純水。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超級(jí)吸油橡膠材料所述溶劑為苯、甲苯、二甲苯、正己燒、環(huán)己烷、正庚烷、異庚烷、正辛烷、異辛烷、甘油或石蠟中的一種或一種以上混合物。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超級(jí)吸油橡膠材料，其特征在于所述材料其溶解度參數(shù)與被吸油品的溶解度參數(shù)之差不超過O. 5的橡膠、交聯(lián)單體和交聯(lián)劑的高分子交聯(lián)體系。
10.一種如權(quán)利要求1至9任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的超級(jí)吸油橡膠材料的制備方法，其特征在于步驟依次為 1)按以下組分的質(zhì)量份數(shù)進(jìn)行稱量配比 橡膠30-80份， 交聯(lián)單體20-50份， 交聯(lián)劑O. 05-5份， 引發(fā)劑O. 1-5份， 分散劑O. 2-2份， 分散介質(zhì)180-500份， 溶劑180-500份； 2)把橡膠和交聯(lián)單體加入溶劑內(nèi)，升溫至40-90°C，恒溫10-30分鐘后，降溫至38 420C，加入分散劑，恒溫?cái)嚢鐿. 5-2小時(shí)后，升溫至60-90°C，加入交聯(lián)劑、引發(fā)劑，攪拌2_6小時(shí)，冷卻至38 42°C后，加入分散介質(zhì)，繼續(xù)攪拌O. 5-2小時(shí)； 3)冷卻至室溫，過濾，產(chǎn)物用丙酮和四氫呋喃清洗，真空干燥即得到超級(jí)吸油橡膠材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種超級(jí)吸油橡膠材料及其制備方法，其原料組分的質(zhì)量份數(shù)為橡膠30-80份，交聯(lián)單體20-50份，交聯(lián)劑0.05-5份，引發(fā)劑0.1-5份，分散劑0.2-2份，分散介質(zhì)180-500份，溶劑180-500份；把橡膠和交聯(lián)單體加入溶劑內(nèi)，升溫至40-90℃，恒溫10-30分鐘后，降溫至38～42℃，加入分散劑，恒溫?cái)嚢?.5-2小時(shí)后，升溫至60-90℃，加入交聯(lián)劑、引發(fā)劑，攪拌2-6小時(shí)，冷卻至38～42℃后，加入分散介質(zhì)，繼續(xù)攪拌0.5-2小時(shí)，冷卻至25℃，過濾，產(chǎn)物用丙酮和四氫呋喃各洗一次，真空干燥即可，獲得溶解度參數(shù)最接近于油品溶解度參數(shù)的材料，大大提高了吸油倍率和速率，使得吸油倍率達(dá)現(xiàn)有技術(shù)的3倍，同時(shí)制備方法簡(jiǎn)單、易操作，可用于原油、汽油、地溝油、潤(rùn)滑油、機(jī)械廢油的吸收，具有廣泛的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)C08F253/00GK103044626SQ20111031415
公開日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2011年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月17日
發(fā)明者陳忠仁, 侯琳熙, 孫巍, 歷偉 申請(qǐng)人:寧波大學(xué)