一種醋酸纖維素接枝聚羥基脂肪酸酯制備超吸油材料的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明公開(kāi)了一種醋酸纖維素接枝聚羥基脂肪酸酯制備超吸油材料的方法，屬于吸油材料領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著世界工業(yè)的不斷發(fā)展，油污排放日益增加，油品泄漏的途徑和機(jī)會(huì)也越來(lái)越多，特別是海上航運(yùn)造成的大規(guī)模泄漏油事故。傳統(tǒng)的吸油材料如棉花、海綿、粘土等無(wú)論在產(chǎn)量上還是性能上都不能滿足當(dāng)前的需要。高吸油樹(shù)脂是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一類(lèi)新型功能高分子材料，與傳統(tǒng)的吸油材料相比，它具有吸油種類(lèi)多、基本不吸水、體積小、吸油速率快，回收方便等特點(diǎn)?？v觀目前合成的高吸油樹(shù)脂以人工合成高分子材料居多，其中又以聚乙烯、丙烯酸酯類(lèi)、苯乙烯類(lèi)單體的共聚合為主，雖然它們的吸油量較高，但在其處理與處置過(guò)程中(如焚燒、填埋等)會(huì)污染環(huán)境，如焚燒會(huì)產(chǎn)生各種有害氣體，污染大氣，若填埋，則由于它們一般均為不可生物降解可難降解物質(zhì)，會(huì)污染土壤和地下水資源。吸油材料一旦用于處理溢油，則它們最終必須要能夠從水面上回收。
[0003]聚羥基脂肪酸酯是廣泛存在于微生物體內(nèi)的一類(lèi)高分子生物聚酯，在生物體內(nèi)主要作為碳源和能量的貯藏物質(zhì)。聚羥基脂肪酸酯與傳統(tǒng)的、以石油為原料合成的塑料具有相似的材料學(xué)性質(zhì)，但可以用可再生的資源合成，并且具有生物可降解性、生物相容性和不依賴化石資源等特性，可以完全降解進(jìn)入自然界的生態(tài)循環(huán)具有廣闊的應(yīng)用前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明主要解決的技術(shù)問(wèn)題:針對(duì)目前人工合成聚合物吸油材料，如丙綸、尼龍、聚氨酯、聚乙烯、聚丙烯等，這些物質(zhì)極難生物降解，有的甚至在數(shù)百年內(nèi)都不能降解，這些材料吸油后處置十分困難，燃燒后會(huì)產(chǎn)生有毒有害氣體如氮氧化物和二噁英等，導(dǎo)致嚴(yán)重的二次污染的問(wèn)題，提供了一種醋酸纖維素接枝聚羥基脂肪酸酯制備超吸油材料的方法，本發(fā)明利用醋酸纖維素和聚羥基脂肪酸酯為原料，先制備醋酸纖維素，并對(duì)纖維表面進(jìn)行疏水親油改性，再接枝在聚羥基脂肪酸酯上，制得超吸油材料，本發(fā)明的改性醋酸纖維素和聚羥基脂肪酸酯都具有親油性，而且可以完全生物降解，避免二次污染的發(fā)生，制得吸油材料吸附能力強(qiáng)，可快速吸收各種油脂，因其密度低，能浮在水面上進(jìn)行回收、處理。
為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
(1)稱(chēng)取100?200g干燥的秸桿，將其粉碎、過(guò)100?120目篩，得秸桿粉末，將按固液比
I: 10加入酸液，所述的酸液為冰醋酸和乙酸酐按體積比1:1混合的液體，攪拌后再向其中加入10?15mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)90%硫酸，充分?jǐn)嚢钄嚢?，將攪拌后的混合液置于三口燒瓶中，并放入水浴鍋中，升高溫度?0?80°C，攪拌反應(yīng)4?6h，反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫；
(2)將上述冷卻后的混合物加入到離心機(jī)中，在5000?6000r/min轉(zhuǎn)速下離心分離，取上清液，并在105?110 °C下進(jìn)行蒸餾I?2h，將蒸餾后的液體用蒸餾水進(jìn)行清洗直至固體完全析出，抽濾，將濾餅用蒸餾水清洗2?3次后干燥、粉碎，將粉末按固液比1:5加入石油醚，過(guò)濾得濾餅，將濾餅再按固液比1:3再按固液比1:3加入二氯甲烷中，攪拌溶解，向其中按體積比1.1: 1.5加入無(wú)水乙醇，有固體析出，抽濾，將濾餅烘干，即可得到醋酸纖維素；
(3)將上述醋酸纖維素按固液比1:10分散在N，N-二甲基甲酸胺中，向分散液中加入總質(zhì)量8?10%乙酸酐，放入水浴鍋中，設(shè)定溫度50?60°C，并加入濃度為0.5mol/L氫氧化鈉溶解調(diào)節(jié)PH為7.5?8.0，攪拌反應(yīng)2?3h，反應(yīng)結(jié)束后離心分離，得改性納米纖維素，再分別用濃度0.lmol/L鹽酸溶液和無(wú)水乙醇多次洗滌，將洗滌后的固體冷凍干燥，即可得到改性醋酸纖維素；
(4)取上述干燥后改性醋酸纖維素放入按1:20?1:30加入N，N-二甲基乙酰胺溶劑中，在80?10Hz的功率下超聲分散25?30min，使醋酸纖維素在溶劑中均勻分散，再向分散液中加入總質(zhì)量15?20%的聚羥基脂肪酸酯，先在80?100r/min的條件下?lián)u床振蕩26?30h，再向振蕩后混合液中加入總質(zhì)量5?8%引發(fā)劑偶氮二異丁氰，并置于三口燒瓶中，在68?75°C下攪拌反應(yīng)4?6h;
(5)將上述反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，靜置脫泡處理8?10h，將脫泡后的反應(yīng)液按體積比1:8加入去離子水中，有固體析出，抽濾，將濾餅分別用蒸餾水和無(wú)水乙醇清洗3?5次，清洗后放入烘箱中，在45?50°C下干燥，干燥完全后取出用機(jī)械研磨成粉末即可。
[0005]本發(fā)明制備的方法:本發(fā)明制得的超吸油材料可以應(yīng)用于海上或陸地水域水表面溢油的回收，對(duì)含油廢水處理，也可對(duì)車(chē)間油污染清除，港口污染治理等方面，稱(chēng)取本發(fā)明制得的吸油材料裝入帶蓋的玻璃容器中，向容器中加入大豆油，在室溫下靜置20?50min后，經(jīng)200目的銅網(wǎng)過(guò)濾并稱(chēng)重，吸油倍率25.6?30.5g/g。
[0006]本發(fā)明的有益效果是:
(1)本發(fā)明的醋酸纖維素和聚羥基脂肪酸酯都可以完全生物降解，可以避免二次污染的發(fā)生，無(wú)毒無(wú)味；
(2)本發(fā)明制得吸油材料吸附能力強(qiáng)，可快速吸收各種油脂；
(3)本發(fā)明不僅生產(chǎn)成本低，而且其密度低，能浮在水面上進(jìn)行回收、處理。
【具體實(shí)施方式】
[0007]首先稱(chēng)取100?200g干燥的秸桿，將其粉碎、過(guò)100?120目篩，得秸桿粉末，將按固液比1:10加入酸液，所述的酸液為冰醋酸和乙酸酐按體積比1:1混合的液體，攪拌后再向其中加入10?15mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)90%硫酸，充分?jǐn)嚢钄嚢瑁瑢嚢韬蟮幕旌弦褐糜谌跓恐?，并放入水浴鍋中，升高溫度?0?80°C，攪拌反應(yīng)4?6h，反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫;將冷卻后的混合物加入到離心機(jī)中，在5000?6000r/min轉(zhuǎn)速下離心分離，取上清液，并在105?110°C下進(jìn)行蒸餾I?2h，將蒸餾后的液體用蒸餾水進(jìn)行清洗直至固體完全析出，抽濾，將濾餅用蒸餾水清洗2?3次后干燥、粉碎，將粉末按固液比1:5加入石油醚，過(guò)濾得濾餅，將濾餅再按固液比1:3再按固液比1:3加入二氯甲烷中，攪拌溶解，向其中按體積比1.1: 1.5加入無(wú)水乙醇，有固體析出，抽濾，將濾餅烘干，即可得到醋酸纖維素;將醋酸纖維素按固液比1:10分散在N，N-二甲基甲酸胺中，向分散液中加入總質(zhì)量8?10%乙酸酐，放入水浴鍋中，設(shè)定溫度50?60 0C，并加入濃度為0.5mol/L氫氧化鈉溶解調(diào)節(jié)pH為7.5?8.0，攪拌反應(yīng)2?3h，反應(yīng)結(jié)束后離心分離，得改性納米纖維素，再分別用濃度0.lmol/L鹽酸溶液和無(wú)水乙醇多次洗滌，將洗滌后的固體冷凍干燥，即可得到改性醋酸纖維素;取干燥后改性醋酸纖維素放入按1:20?1:30加入1^二甲基乙酰胺溶劑中，在80?100取的功率下超聲分散25?3011^11，使醋酸纖維素在溶劑中均勻分散，再向分散液中加入總質(zhì)量15?20%的聚羥基脂肪酸酯，先在80?100r/min的條件下?lián)u床振蕩26?30h，再向振蕩后混合液中加入總質(zhì)量5?8%引發(fā)劑偶氮二異丁氰，并置于三口燒瓶中，在68?75°C下攪拌反應(yīng)4?6h;將反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，靜置脫泡處理8?10h，將脫泡后的反應(yīng)液按體積比1:8加入去離子水中，有固體析出，抽濾，將濾餅分別用蒸餾水和無(wú)水乙醇清洗3?5次，清洗后放入烘箱中，在45?500C下干燥，干燥完全后取出用機(jī)械研磨成粉末即可。
[0008]實(shí)例I
首先稱(chēng)取10g干燥的秸桿，將其粉碎、過(guò)100目篩，得秸桿粉末，將按固液比1:10加入酸液，所述的酸液為冰醋酸和乙酸酐按體積比1:1混合的液體，攪拌后再向其中加入1mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)90%硫酸，充分?jǐn)嚢钄嚢瑁瑢嚢韬蟮幕旌弦褐糜谌跓恐?，并放入水浴鍋中，升高溫度?0°C，攪拌反應(yīng)4h;將冷卻后的混合物加入到離心機(jī)中，在5000r/min轉(zhuǎn)速下離心分離，取上清液，并在105°C下進(jìn)行蒸餾lh，將蒸餾后的液體用蒸餾水進(jìn)行清洗直至固體完全析出，抽濾，將濾餅用蒸餾水清洗2次后干燥、粉碎，將粉末按固液比1:5加入石油醚，過(guò)濾得濾餅，將濾餅再按固液比1:3再按固液比1:3加入二氯甲烷中，攪拌溶解，向其中按體積比1.1:
1.5加入無(wú)水乙醇，有固體析出，抽濾，將濾餅烘干，即可得到醋酸纖維素;將醋酸纖維素按固液比I: 10分散在N，N-二甲基甲酸胺中，向分散液中加入總質(zhì)量8%乙酸酐，放入水浴鍋中，設(shè)定溫度50°C，并加入濃度為0.5mol/L氫氧化鈉溶解調(diào)節(jié)pH為7.5，攪拌反應(yīng)2h，反應(yīng)結(jié)束后離心分離，得改性納米纖維素，再分別用濃度0.lmol/L鹽酸溶液和無(wú)水乙醇多次洗滌，將洗滌后的固體冷凍干燥，即可得到改性醋酸纖維素;取干燥后改性醋酸纖維素放入按1: 20加入N，N-二甲基乙酰