一種基于主客體作用的吸油高分子材料及其制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種具有主客體識(shí)別功能的磁性吸油高分子材料及其制備方法。制備方法是，將功能單體、環(huán)糊精單體、交聯(lián)劑和磁性納米粒子混合均勻，超聲0.5-4小時(shí)，加入引發(fā)劑、致孔劑，混合均勻后在60-85℃反應(yīng)2-8小時(shí)，再升溫到100-150℃加熱1-6小時(shí)，然后冷卻到室溫，即制得具有主客體功能的磁性吸油高分子材料。該材料的優(yōu)點(diǎn)是，通過(guò)環(huán)糊精的主客體作用對(duì)各種原油分子進(jìn)行選擇性吸附，因此吸油速率快，飽和吸油率高?？捎糜诤Ｉ显托孤┦鹿实拇笠?guī)模處理，以及工業(yè)廢水中的油水分離。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種基于主客體作用的吸油高分子材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種磁性吸油高分子材料及其制備方法，屬于油氣田用功能高分子材料領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]原油泄漏會(huì)造成大量的污染，特別是油輪在海運(yùn)過(guò)程中發(fā)生原油泄漏，或者海上鉆井平臺(tái)因意外事故造成原油泄漏等都會(huì)導(dǎo)致大面積的海洋污染，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)形成嚴(yán)重的破壞。目前，針對(duì)原油泄漏事故的主要處理方法有:泄漏原油的原位燃燒、設(shè)置隔離帶對(duì)原油進(jìn)行阻隔、培養(yǎng)微生物降解泄漏原油、以及用高分子吸油樹(shù)脂對(duì)泄漏原油進(jìn)行吸附。其中，吸油樹(shù)脂是當(dāng)前最有效的處理方法。[0003]高分子吸油樹(shù)脂在處理泄漏原油時(shí)，其工作原理主要有兩種，第一種利用樹(shù)脂骨架中的孔隙通過(guò)物理吸附進(jìn)行吸油，第二種是通過(guò)高分子骨架中的烷基鏈與原油分子之間的物理相互作用進(jìn)行吸油。磁性高分子吸油樹(shù)脂就是將磁性材料與常規(guī)高分子吸油樹(shù)脂復(fù)合來(lái)制備同時(shí)具有吸油性能和磁性的多功能復(fù)合材料。它的主要特點(diǎn)是在吸油完成后，可以通過(guò)外界磁場(chǎng)進(jìn)行富集，然后將原油從水面進(jìn)行分離，并進(jìn)一步回收利用。
[0004]磁性高分子吸油樹(shù)脂的吸油原理也是通過(guò)上述常規(guī)吸油樹(shù)脂的兩種工作原理進(jìn)行吸油。但是目前磁性高分子吸油樹(shù)脂的吸油速率較慢，而且飽和吸油率較低。這是制約磁性高分子吸油樹(shù)脂大規(guī)模應(yīng)用的關(guān)鍵因素。因此，研究、開(kāi)發(fā)吸油速率快、飽和吸油率高的磁性高分子吸油樹(shù)脂是該領(lǐng)域的主要研究方向之一。
[0005]主客體相互作用也稱(chēng)為分子識(shí)別作用，這種作用力較強(qiáng)，而且具有選擇性。通過(guò)主客體相互作用，主體分子和客體分子之間可以形成穩(wěn)定的包合物。環(huán)糊精是一種內(nèi)腔親油的主體分子，與原油分子之間具有較強(qiáng)的主客體相互作用。將環(huán)糊精基團(tuán)構(gòu)筑到磁性高分子吸油樹(shù)脂的骨架中，利用環(huán)糊精主體分子與原油分子之間的主客體相互作用，可以有效提高樹(shù)脂的吸油速率和飽和吸油率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)目前磁性高分子吸油樹(shù)脂吸油速率慢、飽和吸油率較低的特點(diǎn)，本發(fā)明的目的是提供一種吸油速率快、飽和吸油率高的磁性高分子材料，同時(shí)本發(fā)明也提供這種磁性高分子吸油材料的制備方法。
[0007]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下的技術(shù)方案:
[0008]一種基于主客體作用的吸油高分子材料及其制備方法，其制備方法是將2_30wt%功能單體、5_35wt%環(huán)糊精單體、0.5_20wt%交聯(lián)劑和l_25wt%磁性納米粒子混合均勻,超聲
0.5-4小時(shí)，加入0.2-3wt%引發(fā)劑、5-30?丨％致孔劑，混合均勻后在60-85°C反應(yīng)2-8小時(shí)，再升溫到100-150°C加熱1-6小時(shí)，然后冷卻到室溫，即制得具有主客體選擇性吸油功能的磁性高分子材料。
[0009]本發(fā)明所述的功能單體選自(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸異丙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸異丁酯、(甲基)丙烯酸異戊酯、(甲基)丙烯酸月桂酯、(甲基)丙烯酸異辛酯、苯乙烯、4- 丁基苯乙烯中的一種或幾種。
[0010]本發(fā)明所述的環(huán)糊精單體選自雙鍵修飾的α-環(huán)糊精、β-環(huán)糊精、Y-環(huán)糊精等單體中的一種或幾種。
[0011]本發(fā)明所述的交聯(lián)劑選自乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、鄰苯二甲酸二烯丙酯、二乙烯基苯、N, N-亞甲基雙丙烯酰胺中的一種或幾種。
[0012]本發(fā)明所述的引發(fā)劑選自偶氮二異丁腈、偶氮二異庚腈、過(guò)氧化二苯甲酰、異丙苯過(guò)氧化氫、叔丁基過(guò)氧化氫、過(guò)氧化二叔丁基、過(guò)氧化苯甲酸叔丁酯中的一種或幾種。
[0013]本發(fā)明所述的磁性納米粒子選自四氧化三鐵納米粒子、三氧化二鐵納米粒子、四氧化三鐵/娃復(fù)合納米粒子、四氧化三鐵/ 二氧化娃復(fù)合納米粒子、三氧化二鈷納米粒子、鎳鈷氧化物復(fù)合納米粒子中的一種或幾種。
[0014]本發(fā)明所述的致孔劑選自乙醇、異丙醇、正丁烷、異丁烷、正己烷、異己烷、環(huán)己烷、甲苯、二甲苯、乙基苯、二乙基苯中的一種或幾種
[0015]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:
[0016](1)本發(fā)明所提供的制備方法簡(jiǎn)單，原料來(lái)源豐富，特別適宜于規(guī)?；a(chǎn)；
[0017](2)本發(fā)明所提供的磁性高分子吸油材料吸油速率快，高分子材料中的環(huán)糊精通過(guò)主客體相互作用對(duì)油分子進(jìn)行快速吸附，因而材料的吸油速率明顯高于傳統(tǒng)的高分子吸油材料；
[0018](3)本發(fā)明所提供的磁性高分子吸油材料飽和吸油率高，高分子材料中的環(huán)糊精內(nèi)腔較大，可以吸附大量的原油分子，因此飽和吸油率顯著提高；
[0019](4)本發(fā)明所提供的磁性高分子吸油材料具有較強(qiáng)的磁性，在外界磁場(chǎng)作用下，可以實(shí)現(xiàn)快速的分離和富集，因此在處理海上原油泄漏事故時(shí)，能夠?qū)π褂褪鹿蔬M(jìn)行快速處理，最大限度降低原油污染物對(duì)海洋生態(tài)系統(tǒng)的破壞。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合實(shí)施例來(lái)描述本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明不只局限于以下實(shí)施例。
[0021]實(shí)施例1
[0022]將甲基丙烯酸異丁酯2.5g，雙鍵修飾的α -環(huán)糊精1.Sg,乙二醇二甲基丙烯酸酯0.Sg和三氧化二鐵納米粒子1.2g混合均勻后，超聲分散45分鐘，再加入偶氮二異丁腈
0.3g，正丁烷0.25g，混合均勻后，升溫到70°C反應(yīng)3時(shí)，再升溫到120°C反應(yīng)4小時(shí)，然后冷卻至室溫，即制得具有主客體功能的磁性吸油高分子材料。
[0023]實(shí)施例2
[0024]將甲基丙烯酸月桂酯2.9g，雙鍵修飾的0-環(huán)糊精2.38，二乙烯基苯0.68和三氧化二鈷納米粒子1.9g混合均勻后，超聲分散35分鐘，再加入偶氮二異庚腈0.6g，正己烷
0.85g，混合均勻后，升溫到85°C反應(yīng)4時(shí)，再升溫到110°C反應(yīng)6小時(shí)，然后冷卻至室溫，即制得具有主客體功能的磁性吸油高分子材料。
[0025]實(shí)施例3[0026]將丙烯酸甲酯1.8g，雙鍵修飾的α -環(huán)糊精2.lg，二乙烯基苯0.8g和四氧化三鐵納米粒子2.8g混合均勻后,超聲分散55分鐘,再加入過(guò)氧化二苯甲酰1.5g,乙醇1.5g,混合均勻后，升溫到75°C反應(yīng)3時(shí)，再升溫到130°C反應(yīng)4小時(shí)，然后冷卻至室溫，即制得具有主客體功能的磁性吸油高分子材料。
[0027]實(shí)施例4
[0028]將苯乙烯3.6g，雙鍵修飾的Y-環(huán)糊精4.8g，丙二醇二甲基丙烯酸酯0.95g和三氧化二鐵/ 二氧化硅復(fù)合納米粒子1.46g混合均勻后，超聲分散55分鐘，再加入異丙苯過(guò)氧化氫1.4g，二甲苯1.25g，混合均勻后，升溫到80°C反應(yīng)5時(shí)，再升溫到100°C反應(yīng)6小時(shí)，然后冷卻至室溫，即制得具有主客體功能的磁性吸油高分子材料。
[0029]實(shí)施例5
[0030]將甲基丙烯酸異辛酯3.8g，雙鍵修飾的α -環(huán)糊精2.9g，N，N-亞甲基雙丙烯酰胺
0.85g和三氧化二鐵納米粒子1.7g混合均勻后，超聲分散40分鐘，再加入叔丁基過(guò)氧化氫
0.85g，異丙醇1.55g，混合均勻后，升溫到75°C反應(yīng)2時(shí)，再升溫到135°C反應(yīng)5小時(shí)，然后冷卻至室溫，即制得具有主客`體功能的磁性吸油高分子材料。
【權(quán)利要求】
1.一種基于主客體作用的吸油高分子材料及其制備方法，其特征在于，其制備方法是將2-30wt%功能單體、5-35wt%環(huán)糊精單體、0.5_20wt%交聯(lián)劑和l_25wt%磁性納米粒子混合均勻，超聲0.5-4小時(shí)，加入0.2-3wt%引發(fā)劑、5-30?丨％致孔劑，混合均勻后在60-85°C反應(yīng)2-8小時(shí)，再升溫到100-150°C加熱1-6小時(shí)，然后冷卻到室溫，即制得具有主客體選擇性吸油功能的磁性高分子材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于主客體作用的吸油高分子材料及其制備方法，其特征在于，功能單體選自(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸異丙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸異丁酯、(甲基)丙烯酸異戊酯、(甲基)丙烯酸月桂酯、(甲基)丙烯酸異辛酯、苯乙烯、4- 丁基苯乙烯中的一種或幾種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于主客體作用的吸油高分子材料及其制備方法，其特征在于，環(huán)糊精單體選自雙鍵修飾的α-環(huán)糊精、β-環(huán)糊精、Y-環(huán)糊精中的一種或幾種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于主客體作用的吸油高分子材料及其制備方法，其特征在于，交聯(lián)劑選自乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、鄰苯二甲酸二烯丙酯、二乙烯基苯、N，N-亞甲基雙丙烯酰胺中的一種或幾種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于主客體作用的吸油高分子材料及其制備方法，其特征在于，引發(fā)劑選自偶氮二異丁腈、偶氮二異庚腈、過(guò)氧化二苯甲酰、異丙苯過(guò)氧化氫、叔丁基過(guò)氧化氫、過(guò)氧化二叔丁基、過(guò)氧化苯甲酸叔丁酯中的一種或幾種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于主客體作用的吸油高分子材料及其制備方法，其特征在于，磁性納米粒子 選自四氧化三鐵納米粒子、三氧化二鐵納米粒子、四氧化三鐵/娃復(fù)合納米粒子、四氧化三鐵/ 二氧化娃復(fù)合納米粒子、三氧化二鈷納米粒子、鎳鈷氧化物復(fù)合納米粒子中的一種或幾種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于主客體作用的吸油高分子材料及其制備方法，其特征在于，致孔劑選自乙醇、異丙醇、正丁烷、異丁烷、正己烷、異己烷、環(huán)己烷、甲苯、二甲苯、乙基苯、二乙基苯中的一種或幾種。
【文檔編號(hào)】C08K3/36GK103819631SQ201410069487
【公開(kāi)日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2014年2月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月28日
【發(fā)明者】武元鵬, 朱春陽(yáng), 林元華, 楊浩, 周瑩, 謝娟 申請(qǐng)人:西南石油大學(xué)