一种共聚甲基丙烯酸酯/聚丙烯复合吸油材料的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及非织造材料，具体为一种用于成品油吸附的共聚甲基丙烯酸酯/聚丙烯熔喷非织造布的制备方法。
【背景技术】
[0002]随着社会经济的不断发展，成品油的生产和使用数量急剧增加，其泄漏事故也呈上升趋势，事故造成了严重的环境和生物灾难。如何快速有效处理这种突发性的成品油泄漏，已成为我国经济快速发展过程中必需解决的一个重大战略问题。
[0003]聚丙烯纤维是目前使用最广泛的合成吸油材料，它具有疏水亲油的特性，密度比水小，可悬浮在水面上，吸油速度快，吸油量为自身重量的10-20倍。以聚丙烯为原料的吸油毡、吸油枕、吸油围栏广泛用于水面浮油回收，由于其独特的性能受到关注与开发应用。Bayat 等【Bayat, A.Aghamiri, et al, Oil spill cleanup from sea water by sorbentmaterials [J].Chemical Engineering&Technology, 2005, 28 (12):1525 ?1528】对聚丙烯非织造布、谷壳、甘蔗渣三种吸油材料的的吸油性能进行了比较，结果表明聚丙烯非织造布对油的吸附能力最强。魏取福等【Qufu Wei, Ya Liu, Xueqian Wang, Dynamic wateradsorpt1n behav1ur of plasma-treated polypropylene nonwovens[J].PolymerTesting, 2006 (25):717_722】借助环境扫描电子显微镜对聚丙烯非织造布进行动态研究，在聚丙烯非织造布上观察到高水接触角、低油接触角，证明了聚丙烯非织造布是疏水亲油材料。聚丙烯非织造布主要依靠纤维间的孔隙吸油和储油，其吸附过程属于物理吸附，因此存在对成品油的保油率较低、在压力下吸收的油易二次泄漏等问题。以柴油为代表的成品油粘度和界面张力很低，在水面形成油膜速度快、厚度薄，现有聚丙烯材料吸油围栏对其拦截性能差，水面油膜穿透吸油围栏现象比较普遍。
[0004]国内外研究报道的新型吸油材料以高吸油树脂为主，高吸油树脂是一种具有三维网状交联结构的树脂，克服了传统吸油材料的缺点，具有吸油种类多、吸水少、体积小、回收方便及受压不漏油等诸多优点，因此成为当今国内吸油材料发展的主要方向。甲基丙烯酸酯类吸油树脂及纤维是近年来吸油材料领域的研究热点之一，徐乃库等【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】以甲基丙烯酸酯为单体，采用悬浮聚合法、冻胶纺丝技术制备的甲基丙烯酸酯吸油纤维具有较高的吸油率及持油率。王志辉等【王志辉等，苯乙烯一甲基丙烯酸酯三元共聚高吸油树脂的合成与性能研究[J].化工新型材料，2009，37 (4):73?75】以甲基丙烯酸酯及苯乙烯为单体，过氧化苯甲酰为引发剂，N, N’ -亚甲基双丙烯酰胺为交联剂，采用悬浮聚合法合成自溶胀型的高吸油树脂，所合成的高吸油树脂对苯的吸油率达到15g/g，对二甲苯的吸油率达到14g/g，且吸油后持油性能好。与熔喷聚丙烯非织造布主要依靠物理作用吸附油品不同，甲基丙烯酸酯类高吸油树脂是以亲油基和油分子间的相互亲和作用为推动力，通过分子链中的亲油基和油分子间产生的范德华力来实现吸油目的，其吸油机理是高分子链段的溶剂化过程，吸附过程属于化学吸附。但吸油树脂的研究仍主要集中在粒状树脂方面，粒状材料由于其形状的局限性，存在着吸收速率慢、吸油后后处理困难等诸多问题，应用受到限制。
[0005]依据上述熔喷聚丙烯非织造布及甲基丙烯酸酯类高吸油树脂的不同吸油机理，针对现有熔喷聚丙烯非织造布吸油材料对成品油持油率差的缺陷，通过高吸油树脂与聚丙烯复合可更好地满足聚丙烯吸油材料在油污染中的应用要求。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是提供一种用于成品油吸附共聚甲基丙烯酸酯/聚丙烯复合吸油材料的制备方法。将吸油树脂与聚丙烯吸油纤维的优点结合起来，通过非织造布结构设计和纤维功能化，将高吸油树脂交联网络结构引入纤维，该方法在聚丙烯非织造布吸油材料基体大分子内部构建树脂交联结构以提高材料持油性能，获得复合结构聚丙烯非织造布吸油材料。
[0007]本发明所述的一种共聚甲基丙烯酸酯/聚丙烯复合吸油材料的制备方法，其工艺步骤为:
[0008](I)共聚甲基丙烯酸酯的制备:聚合工艺采用悬浮聚合法；在聚合釜中投入分散剂和去离子水，升温至80-90°C，待搅拌l_2h后降至常温，加入混合溶液并升温至70-80°C，在惰性气体保护下聚合反应5h后再升温至80-90°C，继续反应2h后停止，所得产物用去离子水清洗3-5次，烘干后备用；所述分散剂为聚乙烯醇；所述混合溶液由反应单体、引发剂、交联剂均匀混合制成，所述反应单体为甲基丙烯酸烷基酯类物质和苯乙烯，加入量占混合溶液总质量的85-90% ;所述引发剂为过氧化苯甲酰，加入量占混合溶液总质量的0.5% ;所述交联剂为甲基丙烯酸β羟乙酯，加入量占混合溶液总质量的10-15%;
[0009](2)复合造粒:将步骤(I)中得到的共聚甲基丙烯酸酯与聚丙烯母粒按比例混合，其中共聚甲基丙烯酸酯占混合物总质量的5-15%，聚丙烯母粒熔融指数大于800g/10min，通过双螺杆挤出机再经粉碎机粉碎后得到改性聚丙烯母粒；
[0010](3)熔喷非织造布制备:将步骤(2)中得到的改性聚丙烯母粒用于熔喷非织造布的制造，即得到所述的复合吸油材料。
[0011]步骤(I)中所述的反应单体为甲基丙烯酸烷基酯和苯乙烯；所述的引发剂为过氧化苯甲酰；所述的交联剂为甲基丙烯酸β羟乙酯。
[0012]步骤(I)中所述甲基丙烯酸烷基酯类物质为甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸十二酯或甲基丙烯酸十六酯中的一种。
[0013]步骤(I)中所述反应单体苯乙烯占反应单体总质量的10-30%。
[0014]本发明制备方法制造的共聚甲基丙烯酸酯/聚丙烯复合吸油材料在聚丙烯无纺布基体大分子内部构建了树脂交联结构，吸油倍率增加，持油率得到提高；研究表明，对O号柴油的吸油倍率从复合前的11.2g/g提高到12.2g/g，持油率由复合前的83.1%提高到96.8%，同时吸水率由复合前的18.2%降低至IJ 6.6%。
【具体实施方式】
[0015]下面结合实施例进一步叙述本发明。