丁基橡胶复合凝胶吸油材料及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种丁基橡胶复合凝胶吸油材料及其制备方法，以丁基橡胶为基材，二氯化二硫为交联剂，辛基苯酚甲醛树脂和对苯醌二肟为促进剂，形成一种三维网状空间结构。本发明所得的吸油材料密度小、吸油量大、吸附速率快且能吸附多种油品，经过简单的挤压处理可多次循环使用，有效地降低了成本，是一种新型的环保材料。本发明应用广泛，可用于海上或陆地水体溢油的回收、含油废水的处理等。
【专利说明】丁基橡胶复合凝胶吸油材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种吸油材料及其制备方法，具体涉及一种丁基橡胶复合凝胶吸油材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]近年来，随着全球经济的快速发展，各国石油的需求量呈现出加剧的趋势。石油开采、油品运输等过程产生的泄露和油类废弃物对海洋、江河、湖泊、地下水等生态环境造成了严重的破坏成为日益严重的问题。
[0003]为了水中的溢油及有机溶剂进行迅速有效的处理，使溢油和油污对海洋和淡水等的污染降到最低，同时，为了消除生活用油造成的环境污染，迫切需要开发一种高效的吸油材料。由天然有机如植物纤维、羊毛、棉花及无机矿物质膨润土、蛭石等制备的吸油材料，存在油水选择性不好、保油率低、循环利用率差等缺点。
[0004]合成的有机吸油材料以高分子聚合物为基材，由几种单体构成低交联度共聚物，分子间具有空间网状结构，内部有一定孔隙，通过大分子链上的亲油基团和油分子的溶剂化作用使材料发生膨胀。由于网状交联结构的存在，当交联程度适当时，材料只溶胀而不溶解，油分子则包裹在大分子网络结构中，从而达到吸油目的。合成的有机吸油材料多为块状，这类材料存在不易循环利用，使其应用受到了限制。
[0005]目前使用最为普遍的商业用吸油材料是以聚丙烯为原料制成的吸附材料，适用于处理大面积原油的溢油事故，但在使用时也存在处理时间较长，循环使用率低等缺点。因此，需要提供一种能克服上述吸油材料的缺点，具有高吸油量，能快速吸油及吸油后能重复使用的高性能吸油材料。
【发明内容】
[0006]本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足而提供一种丁基橡胶复合凝胶吸油材料及其制备方法，通过加入促进剂改善了橡胶硫化时所需要的温度条件，加快了常温下橡胶硫化的速度。
[0007]本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为:
[0008]一种丁基橡胶复合凝胶吸油材料，以丁基橡胶为基材，以二氯化二硫为交联剂，辛基苯酚甲醛树脂和对苯醌二肟为促进剂，交联形成一种三维网状空间多孔凝胶材料；丁基橡胶与交联剂的体积质量比为50g:l_5ml，丁基橡胶与辛基苯酚甲醛树脂的质量比为50g:3~7g，促进剂对苯醌二肟用量为丁基橡胶的1-4%。
[0009]上述的丁基橡胶复合凝胶吸油材料的制备方法，包括如下步骤:
[0010]a.将丁基橡胶于室温下溶于溶剂中至丁基橡胶溶解呈透明状，得到橡胶溶液； [0011]b.将步骤a所得橡胶溶液中加入促进剂，混合均匀后，再加入交联剂混合均匀，反应10-15小时，得到不同孔径的复合凝胶材料；
[0012]c.将步骤b所得到的复合凝胶材料用甲苯、甲醇交替洗涤；经过室温干燥，即得到橡胶复合凝胶吸油材料。
[0013]按上述方案，所述溶剂为三氯甲烷，所述丁基橡胶与溶剂的比例为5g:50-150mlo
[0014]按上述方案，所述丁基橡胶的不饱和度0.8-2.5%。
[0015]按上述方案，所述丁基橡胶与交联的体积质量比为50g:l_5ml，丁基橡胶与辛基苯酚甲醛树脂的质量比为50g:3~7g，促进剂对苯醌二肟用量为丁基橡胶的1-5%。研究表明，凝胶材料的成形受到诸多条件的影响。其中丁基橡胶的百分比过低导致材料强度低、循环使用时易断裂；百分比过高则会存在材料溶胀效果差、吸油率低等缺点。
[0016]本发明所制备的丁基橡胶复合凝胶吸油材料为白色或淡黄色的多孔凝胶材料。
[0017]与现有技术相比，本发明的有益效果是:
[0018]第一，本发明所制备的丁基橡胶复合凝胶吸油材料经过吸水测试发现制备的材料吸水率仅为0.3g/g，说明其有优良的油水选择性；做吸油测试时发现材料只能浮在油层中，说明其密度小，从图1可以看出制备的材料对机油的吸附在8min内即能达到平衡，说明其吸附速率较快，且吸收的倍率为自身的十几倍说明其吸附容量大，还可以有效吸附如原油、柴油、汽油、润滑油等多种油品；
[0019]第二，本发明所制备的丁基橡胶复合凝胶吸油材料，经过简单的挤压处理即可多次重复使用，重复次数十次吸油率也没有降低，可以多次循环利用；
[0020]第三，本发明所述制备方法工艺简单，成形快，一天就可以完成制备过程。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1本发明实施例1 制成的吸油材料对机油的吸油性能测试图。
[0022]图2本发明实施例1制成的吸油材料吸附机油时循环率的测定图。
[0023]图3本发明实施例3制成的吸油材料的SEM图。
【具体实施方式】
[0024]下面结合具体实施例，进一步阐述本发明，这些实施例用于说明本发明，而不用于限制本发明的范围。本领域技术人员可以对本发明做各种改动或修改，均属于本申请所述权得要求书所限定的范围。
[0025]下述实施例所用丁基橡胶的不饱和度1.5%。
[0026]实施例1
[0027]一种丁基橡胶复合凝胶吸油材料，其制备方法如下:
[0028](I)将丁基橡胶粉碎，称取5g溶于IOOmL三氯甲烷中静置一段时间，待橡胶变成透明状时，即丁基橡胶已充分溶解好，得到橡胶溶液；
[0029](2)在橡胶溶液中，0.5g促进剂辛基苯酚甲醛树脂和0.01g对苯醌二肟，将其进行超声分散，然后用移液管加入交联剂二氯化二硫0.2mL，将混合液分装至培养皿中，盖好后于环境温度下反应12小时；
[0030](3)反应完成后将所得到的复合凝胶材料用甲苯、甲醇交替洗涤，至少各洗2次；然后室温下在通风橱里干燥，即得所述丁基橡胶复合凝胶吸油材料。
[0031]将上述充分干燥的吸油材料，浸于水中，计算得到该材料的吸水率为0.3g/g。
[0032]由于该吸油材料在甲醇中是非溶胀状态，所以将该吸油材料浸于甲醇中，计算浸泡前后的重量差值，得到孔隙中的甲醇重量；再根据甲醇的密度(0.792g/mL)，计算出该吸油材料的孔隙率为3.92mL/g。
[0033]吸油(水)率与孔隙率计算方法如下所示，其中W1与W2分别为该吸油材料吸油(水)前重量与吸附后重量，Wdry与Wm分别为该吸油材料吸附前的干重与吸附甲醇后的重量。
[0034]吸油(水)率=(W2-W1)/W1
[0035]孔隙率=(Wm-Wdry)/0.792ffdry
[0036]分别用重量法测定该吸油材料对各种油品的吸附，得到其对于柴油、煤油、机油的吸附量分别可达为17~20g/g、22~26g/g和16~19g/g。与商业用吸附剂PP吸附率10g/g相比，本实施例制备的吸油材料具有吸附容量大的优点；而该材料吸油材料吸水率仅为0.3g/g相比，说明其具有很好的油水选择性。
[0037]从图1可以看出制备的材料对机油的吸附在Smin内即能达到平衡，说明其吸附速率较快，且吸收的倍率为自身的十几倍说明其吸附容量大。
[0038]本发明所述的吸油材料使用后，经过简单的挤压处理即可多次重复使用，如图2所示重复20次吸油量也没有明显降低，初次使用时吸油量为19g/g，重复使用过程中吸油量维持在13~15g/g，与商业用吸附剂PP吸附率10g/g相比，仍然具有显著优势。
[0039]实施例2
[0040]一种丁基橡胶复合凝胶吸油材料，其制备方法如下:
[0041](I)将丁基橡胶粉碎，称取5g溶于50mL三氯甲烷中静置一段时间，待橡胶变成透明状时，即丁基橡胶已充分溶解好，得到橡胶溶液；
[0042](2)在橡胶溶液中，加入`0.3g促进剂辛基苯酚甲醛树脂和0.005g对苯醌二肟，将其进行超声分散，然后用移液管加入交联剂二氯化二硫0.2mL，将混合液分装至培养皿中，盖好后反应10小时；
[0043](3)反应完成后将所得到的复合凝胶材料用甲苯、甲醇交替洗涤，至少各洗2次；然后室温下在通风橱里干燥，即得所述丁基橡胶复合凝胶吸油材料。
[0044]该实施例所得的吸油材料，吸水率为0.32g/g，孔隙率为3.82mL/g,对于柴油、煤油、机油的吸附量分别可达15~17g/g、21~23g/g和13~16g/g,测定方法与实施例1相同。
[0045]实施例3
[0046]—种丁基橡胶复合凝胶吸油材料，，其制备方法如下:
[0047](I)将丁基橡胶粉碎，称取5g溶于150mL三氯甲烷中静置一段时间，待橡胶变成透明状时，即丁基橡胶已充分溶解好，得到橡胶溶液；
[0048](2)在橡胶溶液中，加入0.7g促进剂辛基苯酚甲醛树脂和0.02g对苯醌二肟，将其进行超声分散，然后用移液管加入交联剂二氯化二硫0.5mL，将混合液分装至培养皿中，盖好后于环境温度下反应15小时；
[0049](3)反应完成后将所得到的复合凝胶材料用甲苯、甲醇交替洗涤，至少各洗2次；然后室温下在通风橱里干燥，即得所述丁基橡胶复合凝胶吸油材料。
[0050]图3为所得丁基橡胶复合凝胶吸油材料的SEM图，可以看出:是一种三维网状空间多孔凝胶材料。
[0051]该实施例所得的吸油材料，吸水率为0.3g/g，孔隙率为3.93mL/g,对于柴油、煤油、机油的吸附量分别可达17~21g/g、23~27g/g和16~20g/g，测定方法与实施例1相同。
[0052]通过不同促进剂的加入，我们可以估算出制备的吸油材料具有不同的孔隙率，从而证明我们可以制备出具有不同空隙的材料。本发明所述的吸油材料使用后，经过简单的挤压处理即可多次重复使用，重复次数十次吸油率也没有降低；而挤压出的油品可加以收集再利用。因此本发明所制备的吸油材料可用于海上或陆地水体溢油的回收、含油废水的
处 理等。
【权利要求】
1.一种丁基橡胶复合凝胶吸油材料，其特征在于它以丁基橡胶为基材，以二氯化二硫为交联剂，辛基苯酚甲醛树脂和对苯醌二肟为促进剂，交联形成的多孔凝胶材料。
2.根据权利要求1所述的一种丁基橡胶复合凝胶吸油材料，其特征在于所述丁基橡胶的不饱和度0.8-2.5%。
3.根据权利要求1所述的一种丁基橡胶复合凝胶吸油材料，其特征在于所述丁基橡胶与交联剂的体积质量比为50g:l_5ml，丁基橡胶与辛基苯酚甲醛树脂的质量比为50g:3~7g，促进剂对苯醌二肟用量为丁基橡胶的1_5%。
4.根据权利要求1-3所述的任意一种丁基橡胶复合凝胶吸油材料的制备方法，其特征在于它包括如下步骤: a.将丁基橡胶于室温下溶于溶剂中至丁基橡胶溶解呈透明状，得到橡胶溶液； b.将步骤a所得橡胶溶液中加入促进剂，混合均匀后，再加入交联剂混合均匀，反应10-15小时，得到不同孔径的复合凝胶材料； c.将步骤b所得到的复合凝胶材料用甲苯、甲醇交替洗涤；经过室温干燥，即得到橡胶复合凝胶吸油材料。
5.根据权利要求4所述的一种丁基橡胶复合凝胶吸油材料的制备方法，其特征在于所述溶剂为三氯甲 烷，所述丁基橡胶与溶剂的比例为5g:50-150mlo
【文档编号】C09K3/32GK103834047SQ201410088794
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2014年3月11日 优先权日:2014年3月11日
【发明者】刘生鹏, 高秋, 许莉莉 申请人:武汉工程大学