專利名稱：石墨粉-丁基橡膠復(fù)合冷凍凝膠吸油材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種冷凍凝膠吸油材料及其制備方法，具體涉及一種石墨粉-丁基橡膠復(fù)合冷凍凝膠吸油材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
近年來，油船、油罐泄漏事故，包括含油或其他不溶性有機(jī)物污水的排放，大型化工廠、化工原料倉庫等化工品集中貯存地事故的發(fā)生，給土壤、河流、海洋及周邊環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染，成為日益嚴(yán)重的問題。為了對(duì)已泄入 環(huán)境的污油進(jìn)行迅速有效的處理，使污油對(duì)環(huán)境的污染降到最低，同時(shí)，為了消除生活用油造成的環(huán)境污染，迫切需要開發(fā)高效的吸油材料。天然的吸油材料如植物纖維、羊毛纖維、膨潤土、蛭石、珍珠巖等，存在吸附速率慢、油水選擇性不好、保油率低等缺點(diǎn)?；瘜W(xué)合成的吸油材料基本以高分子聚合物為主,如高效吸油樹脂,這種由幾種單體構(gòu)成的低交聯(lián)度共聚物，分子間具有三維交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)部有一定孔隙，通過大分子鏈上大量的親油基團(tuán)和油分子的溶劑化作用使樹脂發(fā)生膨脹。由于網(wǎng)狀交聯(lián)結(jié)構(gòu)的存在，當(dāng)交聯(lián)程度適當(dāng)時(shí)，樹脂只溶脹而不溶解，油分子則包裹在大分子網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，從而達(dá)到吸油目的。但是吸油樹脂多為塊狀或顆粒狀，這類材料存在不易于回用，吸油后的樹脂放油處理困難，使其應(yīng)用受到了限制。目前使用最為普遍的吸油氈是以聚丙烯為原料制成的超細(xì)纖維吸附材料，適用于處理大面積原油的溢油事故，但在使用時(shí)也存在諸多缺點(diǎn):處理時(shí)間較長(zhǎng)，不能重復(fù)使用。因此，需要提供一種能克服上述吸油材料的缺點(diǎn)，具有高吸油量，能快速吸油及吸油后能重復(fù)使用的高性能吸油材料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種石墨粉-丁基橡膠冷凍凝膠復(fù)合吸油材料.。本發(fā)明的目的之二在于提供該吸油材料的合成方法。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種石墨粉-丁基橡膠復(fù)合冷凍凝膠吸油材料，其特征在于該吸油材料以S2Cl2為交聯(lián)劑，丁基橡膠交聯(lián)形成一種孔結(jié)構(gòu)相互聯(lián)通的三維網(wǎng)狀型多孔凝膠材料，其中孔徑為20 μ m 50 μ m,孔壁厚2(Γ30 μ m ;石墨粉均勻分散在所述的三維網(wǎng)狀型多孔凝膠材料中，所述的石墨粉的質(zhì)量為丁基橡I父質(zhì)量的0.5 2% ;交聯(lián)劑與丁基橡I父體積質(zhì)量比為6ml:100g。上述的丁基橡膠的不飽和度1.5^1.9%。一種制備上述的石墨粉-丁基橡膠復(fù)合冷凍凝膠吸油材料的方法，其特征在于該方法的步驟為:
a將丁基橡膠溶于溶劑中于室溫下攪拌溶解至均勻，得到質(zhì)量體積比為5g:100ml的丁基橡膠溶液；
b.將石墨粉超聲分散在步驟a所得溶液中，再于攪拌下加入交聯(lián)劑，于-2(T-2°C范圍內(nèi)，反應(yīng)24小時(shí)，得到不同孔徑的復(fù)合凝膠材料；
c.將步驟b所得到的復(fù)合凝膠材料于室溫下升溫解凍，將已經(jīng)交聯(lián)成型的復(fù)合凝膠材料用甲苯、甲醇交替洗滌；再經(jīng)過室溫干燥，即得到石墨粉-丁基橡膠復(fù)合冷凍凝膠吸油材料。上述的溶劑為苯或環(huán)己烷。研究表明，冷凍凝膠材料的成形受到諸多條件的影響。其中丁基橡膠的百分比過低導(dǎo)致材料強(qiáng)度低、太過松軟、回用次數(shù)多的時(shí)候易斷裂；百分比過高則會(huì)導(dǎo)致材料致密、溶脹效果差、吸油率低等缺點(diǎn)。溶劑選用苯(熔點(diǎn)5.5°C)或環(huán)己烷(熔點(diǎn)6.5°C),當(dāng)反應(yīng)溫度體系低于溶劑熔點(diǎn)，溶劑即可結(jié)凍形成冰晶致孔。石墨粉的投加過多會(huì)影響材料的溶脹，故以0.5 1.0%(w/w)為宜。反應(yīng)溫度過低時(shí)，材料成孔不均勻，故以_5'2°C為最佳。本發(fā)明方法制造的石墨粉-丁基橡膠冷凍凝膠復(fù)合材料為黑色的多孔凝膠材料，經(jīng)測(cè)定，其孔徑大小為20 μ m 50 μ m,孔壁厚約20 30 μ m。該方面工藝簡(jiǎn)單，成形快，產(chǎn)量高；所制得的材料具有優(yōu)良的油水選擇性，密度小，吸附容量大，吸附如原油、柴油、汽油、潤滑油等多種油品，還可以循環(huán)利用。本發(fā)明的吸附材料具有密度小，吸附容量大，吸附速率快的特點(diǎn)。能吸附，經(jīng)過簡(jiǎn)單的離心或擠壓處理即可多次重復(fù)使用，重復(fù)次數(shù)20次以上吸油率也沒有降低。擠壓出的油品可加以收集再利用?？捎糜诤Ｉ匣蜿懙厮w溢油的回收、含油廢水的處理等。本發(fā)明的吸附材料也可吸附有機(jī)物，且緩釋效果好?？勺鳛榉枷銊⒁T劑、除蟲劑等有效載體材料等。


圖1本發(fā)明實(shí)施例1制成的吸油材料的吸油性能測(cè)試圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例子，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例子用于說明本發(fā)明，而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講述的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明做各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所述權(quán)得要求書所限定的范圍。實(shí)施例1
(I)將丁基橡膠剪碎，稱取5g (5%,w/v)溶于IOOmL苯中加入攪拌子,在磁力攪拌下反應(yīng)過夜，將橡膠的苯溶液分散均勻。(2)稱取0.025 g (0.5%，w/w)石墨粉，用IOmL苯進(jìn)行超聲分散，倒入上述反應(yīng)液中，攪拌均勻。然后在攪拌下逐滴加入交聯(lián)劑S2Cl2 3.0mL (6 %，v/w)，將混合液分裝至具塞試管中，蓋好后于低溫恒溫反應(yīng)槽中_5°C下反應(yīng)24小時(shí)。(3)反應(yīng)完成后取出試管，室溫下溶化30分鐘。將材料中的溶劑苯擠出，并用甲苯，甲醇交替洗滌，至少各洗2次。(4)室溫下在通風(fēng)櫥里干燥，即得所述吸油材料。
將所得的充分干燥的吸油材料，浸于水中，可以計(jì)算得到材料的吸水率為0.46g/go由于材料在甲醇中是非溶脹狀態(tài)，所以將材料浸于甲醇中，計(jì)算浸泡前后的重量差值，得到孔隙中的甲醇重量。再根據(jù)甲醇的密度(0.792g/mL)，可以計(jì)算出材料的孔隙率為
3.78mL/g。再分別用重量分測(cè)定材料對(duì)各種油品的吸附，得到其對(duì)于柴油、原油、潤滑油的最大吸附量分別可達(dá)19.12g/g，18.56g/g和19.10g/g。吸油(水)率與孔隙率計(jì)算方法如下:
吸油(水)率=(W2-W1)Zff1 孔隙率=(Wm-Wdry) /0.792ffdry
其中W1與W2分別為材料吸油(水)前重量與吸附后重量，Wdry與Wm分別為材料吸附前的干重與吸附甲醇后的重量。實(shí)施例2
(I)將丁基橡膠剪碎，稱取5g (5 %, w/v)溶于IOOmL苯中加入攪拌子,在磁力攪拌下反應(yīng)過夜，將橡膠的苯溶液分散均勻。(2)稱取0.05g (1%, w/w)石墨粉,用IOmL苯進(jìn)行超聲分散,倒入上述反應(yīng)液中，攪拌均勻。然后在攪拌下逐滴加入交聯(lián)劑S2Cl2 3.0mL (6 %，v/w)，將混合液分裝至具塞試管中，蓋好后于低溫恒溫反應(yīng)槽中_2°C下反應(yīng)24小時(shí)。(3)反應(yīng)完成后取出試管，室溫下溶化30分鐘。將材料中的溶劑苯擠出，并用甲苯，甲醇交替洗滌，至少各洗2次。(4)室溫下在通風(fēng)櫥里干燥，即得所述吸油材料。將所得的充分干燥的吸油材料，分別浸于水與甲醇中，可以計(jì)算得到材料的吸水率為0.25g/g，孔隙率為4.04mL/g。再分別用重量法分別測(cè)定本材料對(duì)各種油品的吸附能力，得到其對(duì)于柴油、原油、潤滑油的最大吸附量分別可達(dá)18.66g/g，19.86g/g和19.50g/go吸油能力強(qiáng)，吸油效果好。
權(quán)利要求
1.一種石墨粉-丁基橡膠復(fù)合冷凍凝膠吸油材料，其特征在于該吸油材料以S2Cl2為交聯(lián)劑，丁基橡膠交聯(lián)形成一種孔結(jié)構(gòu)相互聯(lián)通的三維網(wǎng)狀型多孔凝膠材料，其中孔徑為20 μ m 50 μ m,孔壁厚2(Γ30 μ m ;石墨粉均勻分散在所述的三維網(wǎng)狀型多孔凝膠材料中，所述的石墨粉的質(zhì)量為丁基橡I父質(zhì)量的0.5 2% ;交聯(lián)劑與丁基橡I父體積質(zhì)量比為6ml:100g。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨粉-丁基橡膠復(fù)合冷凍凝膠吸油材料，其特征在于所述的丁基橡膠的不飽和度1.5^1.9%。
3.一種制備根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的石墨粉-丁基橡膠復(fù)合冷凍凝膠吸油材料的方法，其特征在于該方法的步驟為: a將丁基橡膠溶于溶劑中于室溫下攪拌溶解至均勻，得到質(zhì)量體積比為5g:100ml的丁基橡膠溶液； b.將石墨粉超聲分散在步驟a所得溶液中，再于攪拌下加入交聯(lián)劑，于-2(T-2°C范圍內(nèi)，反應(yīng)24小時(shí)，得到不同孔徑的復(fù)合凝膠材料； c.將步驟b所得到的復(fù)合凝膠材料于室溫下升溫解凍，將已經(jīng)交聯(lián)成型的復(fù)合凝膠材料用甲苯、甲醇交替洗滌；再經(jīng)過室溫干燥，即得到石墨粉-丁基橡膠復(fù)合冷凍凝膠吸油材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所 述的方法，其特征在于所述的溶劑為苯或環(huán)己烷。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種石墨粉-丁基橡膠復(fù)合冷凍凝膠吸油材料及其制備方法。該吸油材料以S2Cl2為交聯(lián)劑,丁基橡膠交聯(lián)形成一種孔結(jié)構(gòu)相互聯(lián)通的三維網(wǎng)狀型多孔凝膠材料，其中孔徑為20μm~50μm，孔壁厚20~30μm；石墨粉均勻分散在所述的三維網(wǎng)狀型多孔凝膠材料中，所述的石墨粉的質(zhì)量為丁基橡膠質(zhì)量的0.5~2%；交聯(lián)劑與丁基橡膠體積質(zhì)量比為6ml:100g。本發(fā)明所得的復(fù)合材料密度小、吸附容量大、吸附速率快、能吸附各種油品，經(jīng)過簡(jiǎn)單的離心或擠壓處理即可多次重復(fù)使用，有效地降低了成本，是一種新型的環(huán)保材料。本發(fā)明應(yīng)用廣泛，除用于海上或陸地水體溢油的回收、含油廢水處理外，也可作為緩釋基材和過濾材料等使用。
文檔編號(hào)B01J20/30GK103203226SQ20131015368
公開日2013年7月17日 申請(qǐng)日期2013年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月28日
發(fā)明者劉曉艷, 胡艷, 鄒君臣, 張新穎, 柴文波, 陳雯, 王聿曦, 李輩輩 申請(qǐng)人:上海大學(xué)