高吸油性凝胶

高吸油性凝胶的研究进展
• • • • 1 高吸油性凝胶的聚合单体 2 高吸油性凝胶的交联方式 3 高吸油性凝胶的聚合工艺 4 反应温度与时间的影响
1 高吸油性凝胶的聚合单体
单体是凝胶的基本组成部分,根ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ所采用 的单体通常将凝胶分为三类: ①丙烯酸酯类:目前,合成高吸油性凝胶 的单体选择主要集中在丙烯酸酯类。
②烯烃类
③聚氨酯类
2 高吸油性凝胶的交联方式
高吸油性凝胶的微观形态上的特征是适度的交 联,交联的方式主要有以下三种: ①化学交联:即长链大分子通过键能较大的共价 键结合在一起形成空间三维网状结构 ②物理交联:利用分子间力。一种是氢键结合, 长链大分子上带有羟基或其它极性基团,它们之 间相互吸引而使大分子链段相互缠结在一起;另 一种是分子间较弱的范德华力,长链大分子的链 段间由于范德华力相互吸引而缠结 ③离子键化学交联:即高分子链段通过金属离子 键联结在一起,从而形成网状结构
展 望
目前,国内外对高吸油性凝胶的研究还处于 起始阶段。其研究多限于考察单体配比、 交联剂用量、引发剂用量、反应温度、反 应时间等对凝胶性能的影响,进而通过优化 聚合条件制备吸油率较高的凝胶。因此可 以看出高吸油性凝胶领域的研究尚有很大 的发展空间,今后的研究应主要朝着进行理 论研究；新技术的开发；应用领域等方面 进行
高吸油性凝胶
李嘉欣 宁博
高吸油性凝胶的发展
随着世界工业的不断发展,油 污排放日益增加,油品泄漏的 途径和机会也越来越多,特别 是海上航运造成的大规模泄 漏油事故。传统的吸油材料 无论是性能还是产量上都不 能满足当前的需要
从1966年起,美国道化学工业公司就进行 了研究,采用烷基苯乙烯等作为交联剂, 合成高吸油性凝胶。其后,三井石化、触 媒化学等都进行了开发,三菱油化、三洋 化成、东洋. Ó • 、东京计画等也都相继 申请了专利。目前触媒化学工业公司已 开始了商品化生产。
国内对高吸油性凝胶的研究虽然起步较 晚,但取得了重大进展。浙江大学和苏州 大学对吸油凝胶进行了较系统的研究,大 连理工大学及中国兰州石化公司石油化 工研究院开发的自溶胀高吸油性凝胶,分 别通过了省级鉴定,达到商品化的要求,但 目前国内还尚无工业化的报道。
高吸油性凝胶的理论研究
吸油原理
高吸油性凝胶由亲油性单体通过低交联度聚合形成三维交联的网 状结构,利用微弱的范德华力吸油。当高吸油性凝胶与油接触作用 时,由于分子内的亲油基链段与油分子的溶剂化作用,凝胶发生溶 胀。初始时,少量油分子进入凝胶内,不足以使高分子链段完全伸 展开,此阶段称为分子扩散阶段。至油分子进入达到足够量时,溶 剂化作用足够强,在热力学推动力推动下链段完全伸展开,网络中 只有共价键结合的交联点存在。此阶段为Flo2ry - Huggins方程控 制阶段。此阶段凝胶达到充分溶胀,由热力学不平衡向平衡态方向 进行。高吸油性凝胶吸油原理与高吸水性凝胶的吸水机理基本相 同,但后者能与水形成氢键,并在聚合物内外产生渗透压,因而吸水 倍数可达树脂质量的几百至数千倍。而高吸油性凝胶是利用微弱 的范德华力作用吸油的, 因而吸收倍率要比高吸水性凝胶的吸收倍 率小得多。
3 高吸油性凝胶的聚合工艺
悬浮聚合是目前合成高吸油性凝胶最常用的聚合 工艺。合成高吸油性凝胶所用的是不溶于水的油 状单体,经剧烈搅拌可在水中生成油滴状分散相,此 为一不稳定的动态平衡体系。随着聚合反应进行, 油滴逐渐变黏稠有凝结成块的倾向。为防止凝结, 水相中必须加有分散剂(又称悬浮剂) 。聚合时采 用难溶于水易溶于单体的油溶性引发剂。在高吸 油性凝胶合成时,悬浮聚合中常用的分散剂有聚乙 烯醇、明胶、磷酸钙等。通常情况下使用聚乙烯 醇的效果较好
4 反应温度与时间的影响
反应温度的高低直接关系到引发剂的分解速度。 温度太低会使引发剂的分解速度变慢,单体聚合所 需要的活性核心数目减少,导致反应不完全,凝胶 吸油性能下降。温度过高,虽然可以使收率增加, 但树脂的分子量会随体系内活性中心数目的增多 以及链终止速率的提高而下降,而且一旦温度超过 分散剂的浊点,将造成体系的不稳定,得不到合适 的颗粒均匀的凝胶。反应时间也有个适当值,时间 太短,收率就会降低,时间过长,对收率影响不大,且 产品粘釜,又增加了成本。
高吸油性凝胶的应用
• ①环境保护 • ②作添加剂 • ③制备功能材料
①环境保护
高吸油性凝胶在环境保护方面应用广泛。 高吸油性凝胶可直接用来吸油,由于高吸 油性凝胶的密度低,可以浮在水面上,因而 处理水面浮油非常有效,特别是对海洋运 输泄漏石油的处理非常有效。另外还可 作为各种油的吸油材料,如电镀制品废油、 工业排水中氯烃化合物,及用作废油处理 剂、浮油处理剂。高吸油性凝胶具有吸 油种类品种多、吸油不吸水、体积小、 回收方便及吸油后受压不再漏油等优点。 为此,国内外正在对其进行系统的研究、 开发及利用,但目前均处于实验室研究阶 段
②作添加剂
作为纸张添加剂,可以 得到满足特定需要的 材料,此时高吸油性树 脂为粒径0. 1μm以下 的高分子乳液树脂。 高吸油性凝胶还可作 为橡胶改性剂,用来改 善橡胶性能
橡胶改性剂
③制备功能材料
高吸油性凝胶具有缓释 性能。将吸收了有机液 的的高吸油性树脂放在 空气中,凝胶中的有机 液由于在树脂和周围环 境之间存在着浓度梯度, 会缓慢地释放出来。因 此可用来作为诸如芳香 剂、杀虫剂和诱鱼剂的 载体基材。