一種基于納米二氧化硅聚乳酸改性的高熱穩(wěn)定性的高分子吸收劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及材料領(lǐng)域，特別是一種基于納米二氧化硅聚乳酸改性的高熱穩(wěn)定性的高分子吸收劑及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著海上石油開采和運(yùn)輸?shù)娜找骖l繁，海上油罐漏油事故時有發(fā)生，以及含油污水的排放。油類進(jìn)入海洋，對自然環(huán)境、水產(chǎn)養(yǎng)殖、淺水海岸、碼頭工業(yè)等都會造成難以估量的危害目前對這些污染源的處理大多是通過吸油材料將浮油吸除以達(dá)到污染源的凈化。
[0003]傳統(tǒng)的吸油材料大多是無機(jī)材料和有機(jī)材料通過物理方法，經(jīng)改性、混合、壓制而成，按照其吸油機(jī)理可以分為包藏型吸油材料、凝膠型吸油材料和包藏凝膠復(fù)合型吸油材料，這類吸油材料是利用其表面、間隙及空洞的毛細(xì)管力進(jìn)行吸油和/或利用分子間或物質(zhì)間的物理凝聚力，在網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造形成的過程中所產(chǎn)生的間隙空間而包裹吸油；以及現(xiàn)有存在的吸油樹脂，是由兩種及兩種以上丙烯酸酯系或烯烴類反應(yīng)單體聚合而成，具有一定的吸油倍率，但是吸油倍率不是很高，這是因為樹脂是化學(xué)交聯(lián)，共價鍵具有較大的鍵能，對分子鏈具有較強(qiáng)的束縛性，交聯(lián)點(diǎn)間的鏈段較短且交聯(lián)密度大，吸油后樹脂網(wǎng)絡(luò)鏈段很快伸展到最大程度，所以高吸油樹脂具有較低的吸油倍率，而且吸油速度慢、吸油量少、保油性差、熱穩(wěn)定性差，在實際操作中存在眾多的不便以及安全隱患，如吸收油份過后的吸油材料在運(yùn)輸和儲存過程中油份會被重新釋放到環(huán)境中，造成二次污染；吸收油性溶劑后容易燃燒等。因此，研制高效能的吸油產(chǎn)品具有重要實際意義。
[0004]納米二氧化硅是無定型白色粉末，其分子呈三維鏈狀、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)或硅石結(jié)構(gòu)等。一般而言，將納米二氧化硅引入聚合物制備納米復(fù)合材料，有利于提高聚合物的模量、強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性，因而在聚合物納米復(fù)合材料中也備受關(guān)注。納米二氧化硅表面富含親水性的硅羥基，因而與有機(jī)物相容性差，難以在其中分散均勻。一般使用硅烷偶聯(lián)劑與納米二氧化硅表面羥基發(fā)生硅烷化反應(yīng)，消除或減少表面硅羥基，使其由親水性變?yōu)槭杷?。?jīng)過表面改性后的納米二氧化硅與單體或聚合物的相容性增大，通過與聚乳酸的共混后與丙烯酸酯類單體聚合，能夠提高聚合物的強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性，同時由于聚乳酸的聚合作用，具有超疏水超親油、多孔的特性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種基于納米二氧化硅聚乳酸改性的高熱穩(wěn)定性的高分子吸收劑及其制備方法。在聚丙烯酸類樹脂的合成中加入納米二氧化硅與聚乳酸的聚合物質(zhì)，可以改善樹脂的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，提高產(chǎn)品的自身強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性，本發(fā)明產(chǎn)品不僅可以解決傳統(tǒng)吸油樹脂吸油倍率低的問題，而且可以提高復(fù)合樹脂的保油能力，同時樹脂可以多次重復(fù)使用。
[0006]為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明通過以下方案實施: 一種基于納米二氧化硅聚乳酸改性的高熱穩(wěn)定性的高分子吸收劑，由下列重量份的原料制備制成:環(huán)己基丙烯酸酯26-28、丙烯酸丁酯17-20、聚乳酸3_4、納米二氧化硅3_4、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷0.3-0.4、二丙烯酸酯0.16-0.2、羧甲基纖維素4-5、乙酸乙酯22-24、過氧化苯甲酰1-1.2、對甲基苯乙烯0.9-1.2、二乙烯基苯1.8-2.5、納米氫氧化鋁1-2、硅烷偶聯(lián)劑kh450 0.05-0.07、磷酸二異辛酯1-1.2、硅油0.5-0.6、水蒸餾水適量;
本發(fā)明所述一種基于納米二氧化硅聚乳酸改性的高熱穩(wěn)定性的高分子吸收劑，由以下具體步驟制成:
(1)將納米二氧化硅與γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷放入球磨機(jī)中，以70-80°C混合球磨40-60分鐘后，然后與聚乳酸一同放入擠出造粒機(jī)中以180-190°C的溫度，60-80轉(zhuǎn)/分的速度混煉5-7分鐘后擠出造粒，將顆粒干燥后粉碎成200目粉末；
(2)將羧甲基纖維素加入30倍量的蒸餾水中，加熱至完全溶解，緩慢降溫至室溫，加入步驟(I)得到的產(chǎn)物，繼續(xù)攪拌至分散均勻，然后在氮?dú)獗Ｗo(hù)下依次緩慢的加入乙酸乙酯、過氧化苯甲酰、二丙烯酸酯、環(huán)己基丙烯酸酯、丙烯酸丁酯，控制攪拌速度為1000轉(zhuǎn)/分，然后緩慢升溫至40°C，攪拌反應(yīng)10分鐘后，繼續(xù)升溫至70°C，攪拌反應(yīng)20分鐘后，繼續(xù)升溫至80°C，以400轉(zhuǎn)/分的速度攪拌反應(yīng)I小時，得到高分子樹脂微球；
(3)將納米氫氧化鋁與硅烷偶聯(lián)劑kh450放入球磨機(jī)中球磨60分鐘后取出，加入磷酸二異辛酯繼續(xù)攪拌混合均勻，然后加入對甲基苯乙烯、二乙烯基苯以及其余剩余成分，攪拌均勻后加入到步驟(2)的反應(yīng)體系中，控溫80°C，以1000轉(zhuǎn)/分的速度繼續(xù)反應(yīng)1.5-2小時，即在在高分子樹脂微球表面制備一層高交聯(lián)度的表層結(jié)構(gòu)；
(4)將反應(yīng)體系降至室溫，將得到的固體聚合物微球過濾，用80°C蒸餾水洗滌3次，最后在50°C下干燥24小時即得最終廣品。
[0007]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明將適量疏水改性的納米二氧化硅與聚乳酸反應(yīng)后添加到內(nèi)層丙烯酸樹脂中，可以改善內(nèi)層樹脂的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，起到協(xié)同疏水吸油的作用，進(jìn)而增大了內(nèi)層樹脂的吸油倍率，而且內(nèi)層復(fù)合樹脂的熱穩(wěn)定性得到一定程度的提高。
[0008]本發(fā)明在內(nèi)層復(fù)合樹脂聚合的同時，在外表面聚集一層薄薄的對甲基苯乙烯交聯(lián)聚合物，對內(nèi)層復(fù)合樹脂的吸油倍率影響較小，同時內(nèi)含疏水改性后的納米氫氧化鋁與磷酸二異辛酯，提高了阻燃性能，同時由于外層聚合物交聯(lián)密度高于內(nèi)層聚合物，配合致孔劑硅油的作用，賦予了吸油樹脂微球更大的表面積，為吸附提供了更大的動力，提高了吸油速率，同時由于高交聯(lián)表面，可以提高樹脂極性、剛性，避免吸油樹脂顆粒之間的黏結(jié)。
[0009]本發(fā)明為雙層多孔結(jié)構(gòu)，具有較大的體積膨脹率，體積膨脹率能達(dá)到30倍左右，而且熱穩(wěn)定性高，具有一定的阻燃性。本發(fā)明能吸收幾乎所有的液體有機(jī)化學(xué)品，包含汽油、柴油、航空燃油、原油等燃料，苯、二甲苯等芳烴溶劑，以及全氯乙烯、甲基乙基酮等氯化溶劑和極性化合