本發(fā)明涉及一種埃洛石納米管與聚苯胺復(fù)合吸油材料。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展離不開石油的支持，但是隨著海上石油開采的迅猛增加，井噴、石油輸送管道破裂、海上石油開采平臺(tái)爆炸、石油運(yùn)輸過程中的沉船、撞船、石油泄漏等事件接連不斷，造成石油資源的嚴(yán)重浪費(fèi)，同時(shí)對(duì)海洋的生態(tài)環(huán)境帶來空前的災(zāi)難。
目前對(duì)海上溢油常用的處理方法有三種1)使用溢油分散劑將油類乳化分散成細(xì)小油滴以促進(jìn)溢油的自然降解；2)原位燃燒浮油使其自然消失；3)使用吸附劑選擇性吸收水中的油相。其中利用吸油材料吸附海面溢油是一種簡(jiǎn)單有效地治理溢油的方法，其具有使用安全、原料豐富及價(jià)格低廉的優(yōu)點(diǎn)。但是傳統(tǒng)的吸油材料如棉花、海綿等無論在產(chǎn)能上還是性能上都不能滿足當(dāng)前的需要。
高性能吸油樹脂是近年來發(fā)展起來的一類新型功能高分子材料，與傳統(tǒng)的吸油材料相比，其具有吸油種類多、選擇性高、吸油速率快、回收方便等優(yōu)點(diǎn)。中國(guó)專利cn102617853a公開了一種泡沫多孔石墨烯/聚吡咯復(fù)合吸油材料，首先將氧化石墨烯進(jìn)行kh570功能化改性，將其與吡咯、苯乙烯或甲基丙烯酸丁酯或甲基丙烯酸十二酯及引發(fā)劑混合，然后經(jīng)水熱處理，得到具有三維結(jié)構(gòu)的吸油材料，其能夠吸收自身重量40-50倍的柴油或煤油，保油性較好。但是其生產(chǎn)成本高，難以應(yīng)對(duì)頻發(fā)的溢油事故。中國(guó)專利cn101838372a公開了一種以纖維為載體，將聚合物聚合在纖維載體上的吸油材料，首先將纖維載體浸入聚合物共聚體系中，使纖維載體吸附共聚體系液體，然后引發(fā)聚合物聚合，得到吸油材料，能夠吸收自身重量4-18倍的苯。保油性較好，但是同樣吸油倍率不高。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的主要目的在于提供一種埃洛石納米管與聚苯胺復(fù)合吸油材料，其制備成本低、吸油性能強(qiáng)，并且能夠循環(huán)利用。
為達(dá)到以上目的，本發(fā)明提供一種埃洛石納米管與聚苯胺復(fù)合吸油材料，通過以下步驟制備：
(1)使用鹽酸溶液對(duì)埃洛石納米管進(jìn)行純化，得到純化埃洛石納米管；
(2)使用硅烷偶聯(lián)劑對(duì)純化埃洛石納米管進(jìn)行表面改性，得到改性埃洛石納米管；
(3)向改性埃洛石納米管的水溶液中，依次加入苯胺、苯乙烯、含氟丙烯酸酯、引發(fā)劑，聚合反應(yīng)后得到埃洛石納米管與聚苯胺復(fù)合吸油材料。
優(yōu)選地，步驟(3)中，苯胺與埃洛石納米管的重量比為(0.3～0.8)：1，苯乙烯與埃洛石納米管的重量比為(0.2～0.4)：1，含氟丙烯酸酯與埃洛石納米管的重量比為(0.02～0.12)：1，引發(fā)劑與埃洛石納米管的重量比為(0.02～0.06)：1。
優(yōu)選地，步驟(2)中的硅烷偶聯(lián)劑為3-巰丙基三甲氧基硅烷。
優(yōu)選地，步驟(3)中，所述含氟丙烯酸酯為甲基丙烯酸六氟丁酯或甲基丙烯酸十二氟庚酯。
優(yōu)選地，步驟(3)中，所述引發(fā)劑為過硫酸銨或過硫酸鉀或二者的混合物。
埃洛石納米管是一種常見的天然存在的黏土礦物，其儲(chǔ)量豐富、開采容易、價(jià)格低廉。埃洛石納米的化學(xué)組成為al2(oh)4si2o5，是一種天然形成的多壁納米管，具有中空的管狀結(jié)構(gòu)和較大的比表面積，具有潛在的高吸油性能。
基于埃洛石納米管的上述優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明提供的埃洛石納米管與聚苯胺復(fù)合吸油材料具有以下優(yōu)點(diǎn)：
(1)生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、易于操作、能夠大規(guī)模生產(chǎn)，此外生產(chǎn)成本低；
(2)所述復(fù)合吸油材料具有較強(qiáng)的疏水性能和優(yōu)異的吸油保油性能，由于原料埃洛石納米管具有獨(dú)特的孔道結(jié)構(gòu)，其對(duì)吸油和保油效果具有良好的強(qiáng)化作用，同時(shí)含氟丙烯酸酯的引入可以在復(fù)合吸油材料表面形成疏水集團(tuán)，從而加強(qiáng)吸油的選擇性；
(3)與傳統(tǒng)吸油材料相比，所述復(fù)合吸油材料具有高的重復(fù)吸油次數(shù)；
(4)制備所述復(fù)合吸油材料的過程中，對(duì)埃洛石納米管進(jìn)行了表面改性，有利于提高吸油材料的機(jī)械性能，從而使得所述復(fù)合吸油材料易于回收；
(5)聚合反應(yīng)以溶液聚合的方式進(jìn)行，其具有反應(yīng)速度快、能耗低、副反應(yīng)少的優(yōu)點(diǎn)，符合現(xiàn)代綠色生產(chǎn)的要求。
具體實(shí)施方式
以下描述用于揭露本發(fā)明以使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明。以下描述中的優(yōu)選實(shí)施例只作為舉例，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以想到其他顯而易見的變型。
實(shí)施例1
一種埃洛石納米管與聚苯胺復(fù)合吸油材料的制備方法，包括以下步驟：
(1)配置0.05mol/l的鹽酸溶液，然后稱取一定量的埃洛石納米管分散到上述鹽酸溶液中，配置成濃度為0.1g/ml的混合溶液，經(jīng)超聲處理1小時(shí)后，將混合溶液轉(zhuǎn)移至水熱反應(yīng)釜中，于150℃下處理12小時(shí)，冷卻到室溫后過濾并用去離子水洗滌，并在110℃下干燥處理5小時(shí)，最后得到純化埃洛石納米管；
(2)將步驟(1)得到的純化埃洛石納米管分散到甲苯中，并向其中加入3-巰丙基三甲氧基硅烷(kh-590)，在110℃下回流處理24小時(shí)，過濾所得的混合物用無水乙醇洗滌，最后得到改性埃洛石納米管，其中純化埃洛石納米管與甲苯的質(zhì)量體積比為10g/l，kh-590與純化埃洛石納米管的質(zhì)量比為0.02：1；
(3)將步驟(2)得到的改性埃洛石納米管分散到去離子水中，形成0.5g/ml的埃洛石納米管水溶液，經(jīng)超聲處理5小時(shí)后，向其中先后加入苯胺、苯乙烯、甲基丙烯酸六氟丁酯及過硫酸鉀，將上述混合物在磁力攪拌下以500r/min的速率攪拌處理1h后，將其轉(zhuǎn)移至帶有攪拌的水熱反應(yīng)釜中于180℃處理6h，其中苯胺的加入量與埃洛石納米管的重量比為0.3：1；苯乙烯的加入量與埃洛石納米管的重量比為0.2：1；甲基丙烯酸六氟丁酯的加入量與埃洛石納米管的重量比為0.12：1；過硫酸鉀的加入量與埃洛石納米管的重量比為0.02：1；
(4)將步驟(3)中的產(chǎn)物冷卻到室溫后，在110℃下干燥處理4小時(shí)，得到最終產(chǎn)物，即埃洛石納米管與聚苯胺復(fù)合吸油材料。
采用以下方法，對(duì)得到的所述復(fù)合吸油材料進(jìn)行性能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如表1所示。
吸油倍率的測(cè)試方法：稱取一定量的吸油材料(n1)放入濾袋，在常溫下將其投入油品(例如苯、甲苯、四氯化碳等)中，每隔0.5h取出，淌滴1min之后稱取吸油后吸油材料的質(zhì)量(n2)，當(dāng)n2不再變化時(shí)停止測(cè)定。
吸油倍率m的計(jì)算公式為：
保油率的測(cè)試方法：將吸油倍率試驗(yàn)完成后的吸油材料(重量為n2)放入離心機(jī)中，以4000r/min的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)5min，取出吸油樹脂，稱取質(zhì)量(n3)。
保油率p的計(jì)算公式為：
重復(fù)吸油試驗(yàn)的方法：將吸油倍率試驗(yàn)完成后的吸油材料浸泡在80ml乙醇中，在超聲條件下處理6小時(shí)，然后抽濾、干燥；重復(fù)試驗(yàn)吸油過程與上述吸油材料再生過程。
表1
實(shí)施例2
一種埃洛石納米管與聚苯胺復(fù)合吸油材料的制備方法，包括以下步驟：
(1)配置0.2mol/l的鹽酸溶液，然后稱取一定量的埃洛石納米管分散到上述鹽酸溶液中，配置成濃度為0.6g/ml的混合溶液，經(jīng)超聲處理1小時(shí)后，將混合溶液轉(zhuǎn)移至水熱反應(yīng)釜中，于80℃下處理36小時(shí)，冷卻到室溫后過濾并用去離子水洗滌，并在120℃下干燥處理5小時(shí)，最后得到純化埃洛石納米管；
(2)將步驟(1)得到的純化埃洛石納米管分散到甲苯中，并向其中加入kh-590，在130℃下回流處理12小時(shí)，過濾所得的混合物用無水乙醇洗滌，最后得到改性埃洛石納米管，其中純化埃洛石納米管與甲苯的質(zhì)量體積比為250g/l，kh-590與純化埃洛石納米管的質(zhì)量比為0.06：1；
(3)將步驟(2)得到的改性埃洛石納米管分散到去離子水中，形成1.5g/ml的埃洛石納米管水溶液，經(jīng)超聲處理5小時(shí)后，向其中先后加入苯胺、苯乙烯、甲基丙烯酸十二氟庚酯及過硫酸鉀，將上述混合物在磁力攪拌下以500r/min的速率攪拌處理1h后，將其轉(zhuǎn)移至帶有攪拌的水熱反應(yīng)釜中于120℃處理10h，其中苯胺的加入量與埃洛石納米管的重量比為0.8：1；苯乙烯的加入量與埃洛石納米管的重量比為0.4：1；甲基丙烯酸十二氟庚酯的加入量與埃洛石納米管的重量比為0.02：1；過硫酸銨的加入量與埃洛石納米管的重量比為0.06：1；
(4)將步驟(3)中的產(chǎn)物冷卻到室溫后，在80℃下干燥處理8小時(shí)，得到最終產(chǎn)物，即埃洛石納米管與聚苯胺復(fù)合吸油材料。
對(duì)得到的所述復(fù)合吸油材料進(jìn)行性能測(cè)試，測(cè)試方法同實(shí)施例1，測(cè)試結(jié)果如表2所示。
表2
實(shí)施例3
一種埃洛石納米管與聚苯胺復(fù)合吸油材料的制備方法，包括以下步驟：
(1)配置0.1mol/l的鹽酸溶液，然后稱取一定量的埃洛石納米管分散到上述鹽酸溶液中，配置成濃度為0.3g/ml的混合溶液，經(jīng)超聲處理1小時(shí)后，將混合溶液轉(zhuǎn)移至水熱反應(yīng)釜中，于150℃下處理12小時(shí)，冷卻到室溫后過濾并用去離子水洗滌，并在110℃下干燥處理5小時(shí)，最后得到純化埃洛石納米管；
(2)將步驟(1)得到的純化埃洛石納米管分散到甲苯中，并向其中加入kh-590，在120℃下回流處理18小時(shí)，過濾所得的混合物用無水乙醇洗滌，最后得到改性埃洛石納米管，其中純化埃洛石納米管與甲苯的質(zhì)量體積比為100g/l，kh-590與純化埃洛石納米管的質(zhì)量比為0.04；
(3)將步驟(2)得到的改性埃洛石納米管分散到去離子水中，形成1.0g/ml的埃洛石納米管水溶液，經(jīng)超聲處理5小時(shí)后，向其中先后加入苯胺、苯乙烯、甲基丙烯酸十二氟庚酯及過硫酸銨和過硫酸鉀的混合物，將上述混合物在磁力攪拌下以500r/min的速率攪拌處理1h后，將其轉(zhuǎn)移至帶有攪拌的水熱反應(yīng)釜中于150℃處理8h，其中苯胺的加入量與埃洛石納米管的重量比為0.5：1；苯乙烯的加入量與埃洛石納米管的重量比為0.3：1；甲基丙烯酸十二氟庚酯的加入量與埃洛石納米管的重量比為0.06：1；過硫酸銨的加入量與埃洛石納米管的重量比為0.02：1；過硫酸鉀的加入量與埃洛石納米管的重量比為0.02：1。
(4)將步驟(3)中的產(chǎn)物冷卻到室溫后，在100℃下干燥處理6小時(shí)，得到最終產(chǎn)物，即埃洛石納米管與聚苯胺復(fù)合吸油材料。
對(duì)得到的所述復(fù)合吸油材料進(jìn)行性能測(cè)試，測(cè)試方法同實(shí)施例1，測(cè)試結(jié)果如表3所示。
表3
以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍內(nèi)。本發(fā)明要求的保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等同物界定。