[发明专利]聚甲基丙烯酸酯类高吸油性聚电解质树脂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子树脂及其制备方法，更加具体说，涉及聚甲基丙烯酸酯类高吸油性聚电解质树脂及其制备方法。

背景技术

随着工业技术的不断发展，化工项目的引进和建设在促进经济快速发展的同时，带来的是一系列的环境问题，如油船、油罐事故及含油工业废水排放等都造成了河流、海洋污染。世界上每年至少有500～1000万吨油类通过各种途径进入水体。发生在近期的是法国大西洋岸一艘运油船在卢瓦尔河河口装油时管道发生泄漏，约100吨重油泄入河内。这些油类会通过各种途径进入水体，不仅造成水资源污染、油资源浪费，而且对环境和人类生活构成极大的威胁。若不解决这些问题，将给地球和人类造成更大的破坏，因此，优质吸油材料的研发已成为现阶段一个重大的研究课题。

最初出现的吸油材料主要是棉花、海绵、黏土等多孔性物质。这些传统的吸油材料最大优点就是吸油快、价格低、使用方便，但也存在一些缺点，比如吸油量少、吸油时吸水，且受压漏油。后来人们受到表面活性剂改性方法，用吸油垫来作吸油材料，如丙纶吸油毡，吸油量和油水选择性都提高了，但受压漏油的缺点还是没有得到解决。到20世纪60年代，美国的Dow化学公司开始研究高性能吸油材料-高吸油性树脂，其后，各国相继研究出了各式各样的高吸油性树脂，如丙烯酸酯类、烯烃类吸油树脂和高吸油性聚电解质凝胶类等。高吸油性树脂是由亲油性单体或者亲油性的电解质单体聚合而成的低交联度聚合物。它的结构与高吸水性树脂相似，具有三维网状结构，内部有一定的空隙，具有良好的耐热性、耐寒性、吸油速率快等优点，是一种替代传统吸油材料的高效多功能树脂。它能在油水混合体系中自溶胀，对不同的油品起到吸收作用，吸收率很高，最大值可以达到几千倍以上，而且克服了传统吸油材料的缺点，是一种极具开发价值的材料。

由于传统吸油材料如棉花、海绵、黏土等存在保油性能低、油水选择性差、操作复杂、且后处理麻烦，容易造成二次污染等缺点，因此，急需开发替代性的新型吸油材料，使材料本身具备以下特点，如吸油率大、油水选择性好、吸油速率快、吸油前后能浮于水面、保油率高；易于运输和储存；吸油材料可以重复使用；吸收的油可以回收利用；可生物降解等。由目前吸油树脂的研究来看，国内外开研制的吸油树脂产品吸油率小、吸油速率慢，且研究主要局限在改善聚合反应的影响因素及聚合工艺条件等方面，并没有意识到离子团在吸油树脂中起到的重要作用，因而，吸油率和吸油速率指标已趋于极限，改善的空间不大。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种聚甲基丙烯酸酯类高吸油性聚电解质树脂及其制备方法，采用廉价的甲基丙烯酸酯类亲油性单体通过悬浮聚合的途径共聚合成低交联度吸油性树脂，再通过接枝离子单体使之成为离子型高吸油性树脂。此种吸油树脂的三维网络结构及其所带离子基团，克服了传统吸油材料的缺点，在工业废水处理及海洋漏油回收等方面具有广阔的应用前景。

本发明的目的通过下述技术方案予以实现：

聚甲基丙烯酸酯类高吸油性聚电解质树脂及其制备方法，首先以甲基丙烯酸酯类单体和苯乙烯进行聚合，得到易于溶胀的网络结构，再通过接枝离子单体使之成为离子型高吸油性树脂，按照下述步骤进行制备：

首先，即步骤1，以甲基丙烯酸酯类单体和苯乙烯为原料，采用悬浮聚合法制备高吸油树脂。在悬浮聚合中，油相由单体、交联剂和引发剂组成，其中单体由10-90wt％苯乙烯和10-90wt％甲基丙烯酸酯类单体组成，如占单体总质量40-60％的甲基丙烯酸丁酯和占单体总质量40-60％的甲基丙烯酸十八酯；交联剂为二烯烃类(如二乙烯基苯)，用量为单体质量的0.4～1.8％，引发剂用量为单体质量的0.6％～2.5％，选择高分子聚合领域中常用的热引发剂，如偶氮二异丁腈(ABIN)、过氧化苯甲酰(BPO)；水相由分散剂和水组成，其中分散剂用量为水质量的0.25-0.3％，如羟乙基纤维素、十二烷基苯磺酸钠、明胶；水相∶油相体积比为(1-5)∶1，优选(3-4)∶1。

在悬浮聚合中，利用引发剂提供的自由基引发甲基丙烯酸酯类单体、苯乙烯和交联剂发生反应。采用热引发剂，则需要首先利用惰性气体(如氮气、氩气或者氦气)排除反应体系中的氧，以避免其的阻聚作用，然后根据引发剂的活性和用量，将反应体系加热到所用引发剂的引发温度之上并保持相当长的时间，如8-10h，以促使引发剂能够长时间产生足够多的自由基，引发反应体系持续发生自由基聚合反应；反应完成后，将产物树脂颗粒倒入烧杯中，用温水洗涤后抽滤，产物于80～100℃烘箱中干燥12～24小时。