一种基于纳米二氧化硅聚乳酸改性的高热稳定性的高分子吸收剂及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及材料领域，特别是一种基于纳米二氧化硅聚乳酸改性的高热稳定性的高分子吸收剂及其制备方法。
【背景技术】
[0002]随着海上石油开采和运输的日益频繁，海上油罐漏油事故时有发生，以及含油污水的排放。油类进入海洋，对自然环境、水产养殖、浅水海岸、码头工业等都会造成难以估量的危害目前对这些污染源的处理大多是通过吸油材料将浮油吸除以达到污染源的净化。
[0003]传统的吸油材料大多是无机材料和有机材料通过物理方法，经改性、混合、压制而成，按照其吸油机理可以分为包藏型吸油材料、凝胶型吸油材料和包藏凝胶复合型吸油材料，这类吸油材料是利用其表面、间隙及空洞的毛细管力进行吸油和/或利用分子间或物质间的物理凝聚力，在网络构造形成的过程中所产生的间隙空间而包裹吸油；以及现有存在的吸油树脂，是由两种及两种以上丙烯酸酯系或烯烃类反应单体聚合而成，具有一定的吸油倍率，但是吸油倍率不是很高，这是因为树脂是化学交联，共价键具有较大的键能，对分子链具有较强的束缚性，交联点间的链段较短且交联密度大，吸油后树脂网络链段很快伸展到最大程度，所以高吸油树脂具有较低的吸油倍率，而且吸油速度慢、吸油量少、保油性差、热稳定性差，在实际操作中存在众多的不便以及安全隐患，如吸收油份过后的吸油材料在运输和储存过程中油份会被重新释放到环境中，造成二次污染；吸收油性溶剂后容易燃烧等。因此，研制高效能的吸油产品具有重要实际意义。
[0004]纳米二氧化硅是无定型白色粉末，其分子呈三维链状、网状结构或硅石结构等。一般而言，将纳米二氧化硅引入聚合物制备纳米复合材料，有利于提高聚合物的模量、强度和热稳定性，因而在聚合物纳米复合材料中也备受关注。纳米二氧化硅表面富含亲水性的硅羟基，因而与有机物相容性差，难以在其中分散均匀。一般使用硅烷偶联剂与纳米二氧化硅表面羟基发生硅烷化反应，消除或减少表面硅羟基，使其由亲水性变为疏水性。经过表面改性后的纳米二氧化硅与单体或聚合物的相容性增大，通过与聚乳酸的共混后与丙烯酸酯类单体聚合，能够提高聚合物的强度、热稳定性，同时由于聚乳酸的聚合作用，具有超疏水超亲油、多孔的特性。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种基于纳米二氧化硅聚乳酸改性的高热稳定性的高分子吸收剂及其制备方法。在聚丙烯酸类树脂的合成中加入纳米二氧化硅与聚乳酸的聚合物质，可以改善树脂的三维网络结构，提高产品的自身强度、热稳定性，本发明产品不仅可以解决传统吸油树脂吸油倍率低的问题，而且可以提高复合树脂的保油能力，同时树脂可以多次重复使用。
[0006]为了实现本发明的目的，本发明通过以下方案实施: 一种基于纳米二氧化硅聚乳酸改性的高热稳定性的高分子吸收剂，由下列重量份的原料制备制成:环己基丙烯酸酯26-28、丙烯酸丁酯17-20、聚乳酸3_4、纳米二氧化硅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、羧甲基纤维素4-5、乙酸乙酯22-24、过氧化苯甲酰1-1.2、对甲基苯乙烯0.9-1.2、二乙烯基苯1.8-2.5、纳米氢氧化铝1-2、硅烷偶联剂kh450 0.05-0.07、磷酸二异辛酯1-1.2、硅油0.5-0.6、水蒸馏水适量;
本发明所述一种基于纳米二氧化硅聚乳酸改性的高热稳定性的高分子吸收剂，由以下具体步骤制成:
(1)将纳米二氧化硅与γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷放入球磨机中，以70-80°C混合球磨40-60分钟后，然后与聚乳酸一同放入挤出造粒机中以180-190°C的温度，60-80转/分的速度混炼5-7分钟后挤出造粒，将颗粒干燥后粉碎成200目粉末；
(2)将羧甲基纤维素加入30倍量的蒸馏水中，加热至完全溶解，缓慢降温至室温，加入步骤(I)得到的产物，继续搅拌至分散均匀，然后在氮气保护下依次缓慢的加入乙酸乙酯、过氧化苯甲酰、二丙烯酸酯、环己基丙烯酸酯、丙烯酸丁酯，控制搅拌速度为1000转/分，然后缓慢升温至40°C，搅拌反应10分钟后，继续升温至70°C，搅拌反应20分钟后，继续升温至80°C，以400转/分的速度搅拌反应I小时，得到高分子树脂微球；
(3)将纳米氢氧化铝与硅烷偶联剂kh450放入球磨机中球磨60分钟后取出，加入磷酸二异辛酯继续搅拌混合均匀，然后加入对甲基苯乙烯、二乙烯基苯以及其余剩余成分，搅拌均匀后加入到步骤(2)的反应体系中，控温80°C，以1000转/分的速度继续反应1.5-2小时，即在在高分子树脂微球表面制备一层高交联度的表层结构；
(4)将反应体系降至室温，将得到的固体聚合物微球过滤，用80°C蒸馏水洗涤3次，最后在50°C下干燥24小时即得最终广品。
[0007]本发明的有益效果是:本发明将适量疏水改性的纳米二氧化硅与聚乳酸反应后添加到内层丙烯酸树脂中，可以改善内层树脂的三维网状结构，起到协同疏水吸油的作用，进而增大了内层树脂的吸油倍率，而且内层复合树脂的热稳定性得到一定程度的提高。
[0008]本发明在内层复合树脂聚合的同时，在外表面聚集一层薄薄的对甲基苯乙烯交联聚合物，对内层复合树脂的吸油倍率影响较小，同时内含疏水改性后的纳米氢氧化铝与磷酸二异辛酯，提高了阻燃性能，同时由于外层聚合物交联密度高于内层聚合物，配合致孔剂硅油的作用，赋予了吸油树脂微球更大的表面积，为吸附提供了更大的动力，提高了吸油速率，同时由于高交联表面，可以提高树脂极性、刚性，避免吸油树脂颗粒之间的黏结。
[0009]本发明为双层多孔结构，具有较大的体积膨胀率，体积膨胀率能达到30倍左右，而且热稳定性高，具有一定的阻燃性。本发明能吸收几乎所有的液体有机化学品，包含汽油、柴油、航空燃油、原油等燃料，苯、二甲苯等芳烃溶剂，以及全氯乙烯、甲基乙基酮等氯化溶剂和极性化合