一種疏水親油樹脂的制備方法及在油水分離材料中的應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于功能高分子材料的制備及應(yīng)用，特別涉及一種疏水親油樹脂的制備方 法及在油水分離材料中的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 油液含水量是燃油和液壓油品質(zhì)的重要指標(biāo)，因?yàn)槲⒘康乃涂赡軐?dǎo)致發(fā)動機(jī)故 障，如腐蝕和堵塞空隙，促使形成積渣的微生物生長，從而堵塞噴嘴、濾清器等，因此，除去 油中微量水的油水分離材料開發(fā)至關(guān)重要。常用的油水分離方法包括:重力分離、真空脫 水、吸附和吸收、膜分離、超聲分離和聚結(jié)分離。其中利用聚集纖維表面對水和油的不同親 和作用，而分離油液中的乳化水和游離水的聚集分離法具有高效率、低成本的顯著優(yōu)點(diǎn)。如 與真空脫水法相比，聚集分離法顯示出大流量分離能力和較低的能量消耗。與離心法相比， 其運(yùn)行成本與維護(hù)費(fèi)用較低。
[0003] 聚集分離高效率的關(guān)鍵是涂覆在分離濾芯上的疏水親油涂層。如CN2598612Y公 開的"一種燃油水分離介質(zhì)"，以金屬網(wǎng)為骨架，分別將聚全氟乙烯粉末和特氟龍作為憎水 性涂層，用于汽車發(fā)動機(jī)燃油系統(tǒng)油水分離裝置的濾芯系統(tǒng)，油水分離效果顯著提高。又如 CN1721030A公開的"一種超疏水/超親油的油水器"，則在織物網(wǎng)上覆蓋一層聚全氟硅氧烷 膜，靜態(tài)水解觸角超過150度。再如CN1580397A公開的"油水分離濾清器濾紙芯化學(xué)改性方 法"和CN2815470公開的"超細(xì)纖維油水分離復(fù)合濾紙"，則以燃油濾紙為骨架，在其表面分 別通過化學(xué)改性在其表面涂覆上一層低表面納米涂層，實(shí)現(xiàn)燃油中的水高效分離。目前這 些方法多采用高溫噴涂將低表面能含氟或含硅樹脂通過物理相互作用，附著在分離骨架表 面，存在工藝復(fù)雜，條件苛刻，且涂層易剝離，穩(wěn)定性欠佳等缺點(diǎn)。CN101696312A公開的一種 疏水親油性雙組份丙烯酸樹脂及其制備方法與應(yīng)用。該疏水親油性樹脂的配方及重量百分 比為:A組份包括硬單體占10~15%，甲基丙烯酸高級酯占15~25%，氟化丙烯酸酯占5~ 10%，交聯(lián)單體占8~15%，引發(fā)劑占1~3%，乙酸丁酯占10~25%，二甲苯占20~32% ;B組 份為異氰酸酯類固化劑，固化劑中NC0含量占固化劑總重量的10~23%。其制備方法是將將 A組份和重量百分比為A組份14~32 %的B組份混均后，制得疏水親油性雙組份丙烯酸樹脂， 具有疏水親油性能，可作為不銹鋼金屬網(wǎng)、濾紙等多孔材料的涂層，起到油水分離作用。毫 無疑問，這是所屬技術(shù)領(lǐng)域的一種有益的嘗試。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種疏水親油樹脂的制備方法，即將氟化丙烯酸酯單體、非 氟化丙烯酸酯單體和長鏈丙烯酸酯通過自由基共聚合獲得低表面能含氟丙烯酸酯共聚物， 即疏水親油樹脂，該樹脂性能穩(wěn)定，表面能低，具有良好的超疏水親油性，能夠運(yùn)用于油水 分離領(lǐng)域。
[0005]本發(fā)明的另一目的是提供一種疏水親油樹脂在油水分離材料中的應(yīng)用，通過浸漬 涂裝工藝，將低表能樹脂通過化學(xué)鍵連方式，涂覆在分離骨架上，實(shí)現(xiàn)高效、長效、穩(wěn)定的油 水分離。
[0006]本發(fā)明所述的一種疏水親油樹脂的制備方法，其特征是包括以下步驟：
[0007] 第一步，配制乳化劑水溶液:在裝有電動攪拌器、冷凝管、n2導(dǎo)管和恒壓滴液漏斗 的四口燒瓶中，加入水和乳化劑，通氮?dú)?，攪拌并加熱升溫?0°C - 85°C，恒溫半小時(shí);所述 乳化劑為十二烷基苯磺酸鈉或司盤-80;
[0008]第二步，滴加非氟化丙烯酸酯單體、自由基引發(fā)劑和溶劑，混合后滴加，2小時(shí)內(nèi)滴 畢，再恒溫反應(yīng)3小時(shí)，得到混合液；
[0009] 第三步，補(bǔ)加溶劑和引發(fā)劑，混合后加入；
[0010] 第四步，在制得的混合液中一次性加入長鏈烷基酯，氟化丙烯酸酯單體與氟化溶 劑，混合后加入，繼續(xù)反應(yīng)3小時(shí);所述氟化溶劑為三氟二氯苯甲烷、三氟三氯苯甲烷中的一 種；
[0011] 第五步，停止加熱，降至室溫，獲得白色乳狀液產(chǎn)品，即為低表面能含氟丙烯酸酯 共聚物。
[0012] 進(jìn)一步，第二步滴加的非氟化丙烯酸酯單體為丙烯酸甲酯、丙烯酸、馬來酸酐、甲 基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯苯乙烯、N-甲基丙烯酰胺、對氯甲基苯乙烯、二 甲基丙烯酸乙二醇酯、鄰苯二甲酸二丙烯丙酯、1，4-丁二醇二丙烯酸酯、丙烯酸辛酯、丙烯 酸-2-乙基己酯、丙烯酸-β-羥乙酯和甲基丙烯酸-β-羥乙酯中的至少三種;第二步滴加的自 由基引發(fā)劑為偶氮二異丁氰、過氧化苯甲酰和偶氮二異庚腈中的一種;第二步滴加的溶劑 為四氫呋喃、乙酸丁酯、甲苯、二甲苯中一種或多種混合液。
[0013]進(jìn)一步，第四步加入的長鏈烷基酯為甲基丙烯酸十二烷基酯，甲基丙烯酸十六烷 基酯，甲基丙烯酸十八烷基酯，丙烯酸十二烷基酯，丙烯酸十六烷基酯，丙烯酸十八烷基酯。
[0014]進(jìn)一步，第四步加入的氟化丙烯酸酯單體為丙烯酸四氫全氟癸酯、甲基丙烯酸四 氫全氟癸酯、甲基丙烯酸(Ν-全氟環(huán)烷基)酰胺酯、丙烯酸全氟辛基酯、氟烷基（甲基)丙烯酸 酯、甲基丙烯酸_2,2,3,3_四氟丙酯、Ν-羥乙基全氟辛酰胺甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸全氟 環(huán)烷基乙酯、丙烯酸八氟戊酯、丙烯酸三氟乙基酯、全氟辛基乙酯、丙烯酸全氟烷基酯和甲 基丙烯酸十二氟庚酯。
[0015] -種疏水親油樹脂在油水分離材料中的應(yīng)用，其特征是包括以下步驟：
[0016]第一步，將權(quán)利要求1所得的低表面能含氟丙烯酸酯共聚物與固化劑按NC0/0H1:1 比例(摩爾比)進(jìn)行復(fù)配，并稀釋到5% -10%濃度(質(zhì)量濃度），得到樹脂乳液；
[0017]第二步，采用浸漬提拉方式在濾網(wǎng)基材上形成一層均勻的樹脂乳液涂膜；
[0018] 第三步，放入烘箱中在50°C- 120°C烘烤0.5h- 3h，使涂膜完全交聯(lián)固化。
[0019]進(jìn)一步，所述固化劑為甲苯二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯、1，6_己二異氰酸 酯、六甲基二異氰酸三聚合體、環(huán)氧樹脂或γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，即六種的 一種。
[0020] 進(jìn)一步，所述濾網(wǎng)基材為不銹鋼篩網(wǎng)、尼龍篩網(wǎng)、濾紙或?yàn)V布。
[0021] 本發(fā)明的有益效果：由于將具有低表面能疏水效果的疏水長鏈(即長鏈丙烯酸酯） 和含氟鏈段(即氟化丙烯酸酯)通過自由基乳液聚合引入到丙烯酸酯乳液微粒表面，制備出 了超疏水超親油丙烯酸樹脂，并將該樹脂運(yùn)用于傳統(tǒng)濾網(wǎng)基材表面，并制備了具有油水分 離能力的疏水親油濾芯，運(yùn)用于油水分離中。使用方法簡單，易于操作，且能實(shí)現(xiàn)高效、長 效、穩(wěn)定的油水分離，效果顯著。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 實(shí)施例一：
[0023]第一步，配制乳化劑水溶液;在裝有電動攪拌器、冷凝管、N2導(dǎo)氣管和恒壓滴液漏 斗的四口燒瓶中，加入1〇〇份水（質(zhì)量)和5份乳化劑（質(zhì)量），通氮?dú)?，攪拌并加熱升溫?0 °c，恒溫半小時(shí);本例的乳化劑為十二烷基苯磺酸鈉；
[0024]第二步，在制得的乳化劑水溶液中滴加非氟化丙烯酸酯單體、自由基引發(fā)劑和溶 劑，混合后滴加，得到混合液;2小時(shí)內(nèi)滴畢，再70°C恒溫反應(yīng)3小時(shí)；
[0025]本例滴加三種非氟化丙烯酸酯單體，即甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸-2-乙基己 酯和甲基丙烯酸-β_羥乙酯(HEMA);加入總量為6.5份(質(zhì)量），其中：甲基丙烯酸甲酯(_)2 份(質(zhì)量），丙烯酸-2-乙基己酯3份(質(zhì)量）、甲基丙烯酸-β-羥乙酯(ΗΕΜΑΗ.5份(質(zhì)量）； [0026]本例滴加的自由基引發(fā)劑為偶氮二異丁氰(ΑΙΒΝ)，加入量為三種非氟化丙烯酸酯 單體總量6.5份的1.5%;
[0027] 本例滴加的溶劑為二甲苯和乙酸丁酯（1:1)，總量為10份；
[0028] 第三步，補(bǔ)加5份溶劑和自由基引發(fā)劑0.03份自由基引發(fā)劑，混合后加入；
[0029]第四步，在制得的混合液中一次性加入長鏈烷基酯、氟化丙烯酸酯單體和氟化溶 劑，混合后加入;繼續(xù)85°C恒溫反應(yīng)3小時(shí)；
[0030]本例加入的長鏈烷基酯為甲基丙烯酸十二烷基酯，加入量為2.5份(質(zhì)量）；
[0031]本例加入的氟化丙烯酸酯單體為丙烯酸四氫全氟癸酯，加入量為1份(質(zhì)量）；
[0032]本例加入的氟化溶劑為三氟二氯苯甲烷，加入量為丙烯酸四氫全氟癸酯加入量的 2倍，S卩2份(質(zhì)量）；
[0033]第五步，停止加熱，降至室溫，獲得白色乳狀液產(chǎn)品，即為低表面能含氟丙烯酸酯 共聚物。
[0034]上述獲得的低表面能含氟丙烯酸酯共聚物在油水分離材料制備中的運(yùn)用，包括以 下步驟：
[0035]第一步，將所得的低表面能含氟丙烯酸酯共聚物與固化劑按NC0/0H1:1比例(摩爾 比）進(jìn)行復(fù)配，并稀釋到5%濃度(質(zhì)量濃度），得到樹脂乳液;本例的固化劑為1，6_己二異氰 酸酯(HDI);
[0036]第二步，采用浸漬提拉方式在濾網(wǎng)基材上形成一層均勻的樹脂乳液涂膜；
[0037]第三步，放入烘箱中在120°C烘烤0.5h，使涂膜完全交聯(lián)固化。
[0038]本例所述濾網(wǎng)基材為不銹鋼篩網(wǎng)。