[发明专利]油页岩干馏渣—丙烯酸系吸水树脂原位聚合方法

说明书

 

技术领域

本发明公开一种油页岩干馏渣—丙烯酸系吸水树脂原位聚合方法。

发明背景

油页岩（oil-shale）干馏渣是油页岩经干馏过的使用后剩余物。这种提炼石油后的废渣，其深加工或“变废为宝”逐渐引起人们重视。

丙烯酸系吸水树脂类属于高吸水树脂（英文简称为SAP）的一种，其在工农业生产中有较多应用，其中一种应用——高吸水树脂加入橡胶中制造防水密封胶条，该密封胶条被大量用到汽车制造业，解决车门窗橡胶胶条在晴雨天设计宽度难以平衡问题；如果汽车门窗橡胶胶条内混进高吸水树脂，遇到雨天胶条中吸水树脂吸水发生体积膨胀，从而带动橡胶胶条膨胀增加防止漏雨，而在晴天体积缩减，从而带动橡胶胶条减薄而使得车窗更容易升降，许多大公司或知名大学院所都在国内抢占了含有吸水树脂的防水密封胶条专利，诸如中国专利201310019976、201310436236、02151279、03116694、93107051、201010152469和201110337328涉及吸水橡胶主要针对车船行业的吸水密封胶条（或称“防水密封胶条”）。

然而，在橡胶中混炼进吸水树脂会遇到许多障碍，其中主要问题之一是橡胶制品中填料必须包容吸水树脂，这些填料甚至包括酸性、碱性、有机盐及其无机盐，否则最终得到的吸水密封胶条力学强度、密封性、寿命等诸多指标都会受到严重影响，甚至得不到最终制品。吸水树脂加入矿物质能够增加橡胶填料对其包容性，层状或多孔矿物质吸水界面与橡胶接界界面都很大，可提高吸水密封胶条综合性能，例如膨润土（矿物学名称为蒙脱石）这种层状物质自身可吸收20—30倍的水，层状界面可增加与橡胶联合点，题目为“高浓度盐溶液中吸水膨胀橡胶及其制备方法”的中国专利（其申请号为201210350661.8），就揭示了在其“吸水膨胀橡胶”中加入膨润土的案例。遗憾的是，其在工艺中直接加入膨润土，没有将膨润土这种无机物吸水剂与高吸水树脂这种高分子强吸水剂二者预先聚合到一起。

油页岩经干馏使用过后的剩余物——油页岩干馏渣，其是多孔物质，成分极其复杂，如果采用与高分子树脂的原位聚合，杂质会使得以游离基为主要反应机理的高吸水树脂的游离基淬灭，使得聚合不能最终完成。这种含有空间孔和复杂化学构造及高催化活性界面的油页岩干馏渣，其与高分子树脂的原位聚合难度远高于膨润土，这是目前未见文章报道和专利公开来解决这一难题的主要原因。

发明内容

为了解决已有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种油页岩干馏渣—丙烯酸系吸水树脂原位聚合方法。其步骤和条件如下：

第一步：备料：

氢氧化钠、丙烯酸、N N′-亚甲基双丙烯酰胺和过硫酸钾均为化学纯，水为蒸馏水，油页岩干馏渣为过200目的泰勒标准筛的粉末；

第二步：配料：

（1）氢氧化钠配制成23wt.%的氢氧化钠水溶液，标识其为A组分；丙烯酸配制成50wt.%的丙烯酸水溶液，标识其为B组分；N N′-亚甲基双丙烯酰胺配制成0.5wt.%的水溶液，标识其为C组分；过硫酸钾配制成1wt.%的水溶液,标识其为E组分；油页岩干馏渣，标识为D组分；

第三步：混料：

室温下，在搅拌的条件下，依次向带有加热器和搅拌器的聚四氟塑料反应器内加入重量比为68.5：60: 80：（6-10）：35的组分A、B、C、D和E，搅拌器转速优选60转/分，投入全部组分后，停止搅拌；

第四步：原位聚合：

50℃或70℃恒温12小时，原位聚合产物为不透明的暗灰色含水凝胶体；将该含水凝胶体烘干、粉碎和筛分，得到油页岩干馏渣—丙烯酸系吸水树脂原位聚合物的干品粉末。

原位聚合得到油页岩干馏渣—丙烯酸系吸水树脂的表征见实施例。

有益效果：本发明涉及一种油页岩干馏渣—丙烯酸系吸水树脂原位聚合方法。以丙烯酸为单体，氢氧化钠为中和剂，在交联剂和单组份引发剂作用下，水相体系中实现了油页岩干馏渣—丙烯酸系吸水树脂的原位聚合。得到比200目更细的油页岩干馏渣—丙烯酸系吸水树脂的原位聚合物粉末。本发明的原位聚合方法优点在于：短流程、易操作，所获得其含水凝胶耐压强度最大值为0.030±0.001MPa，干品吸水倍率为在81±8倍，吸盐水倍率为31±4倍。这些指标都能良好满足生产橡胶吸水密封胶条所要求的吸水树脂填料关于耐压强度、中等吸水或弱吸水及高耐盐性方面的要求。

附图说明

图1是实施例1的原位聚合得到油页岩干馏渣—丙烯酸系吸水树脂的反应装置示意图。