丙烯酸酯_苯乙烯共聚物高吸油樹脂的合成與性能

1、丙烯酸酯-苯乙烯共聚物高吸油樹脂的合成與性能孫曉然,張秀玲(河北理工學(xué)院,河北唐山063009摘要:以甲基丙烯酸酯和苯乙烯為單體,丙烯酸乙二醇酯為交聯(lián)劑,采用懸浮聚合法合成了高吸油樹脂;研究了共聚單體組成,交聯(lián)劑用量對(duì)吸油樹脂吸油性能及吸油后樹脂強(qiáng)度的影響。結(jié)果表明,所制成的樹脂可吸自重21倍以上的煤油,25倍以上的苯、二甲苯,且吸油后樹脂強(qiáng)度高。關(guān)鍵詞:高吸油樹脂;甲基丙烯酸酯;苯乙烯;懸浮聚合中圖分類號(hào):T Q32517文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B文章編號(hào):1005-5770(200307-0007-02高吸油樹脂是一種新型功能高分子材料,具有自溶膨脹性,利用親油基與油性分子之間的范德華力作為推動(dòng)力而吸

2、油,使被吸油性分子緊緊包在樹脂分子之間而不被壓釋出來,對(duì)油的吸附性、保持性好;適用于油品回收、水質(zhì)凈化,以及作為橡膠、農(nóng)業(yè)、造紙等工業(yè)添加劑。目前,國內(nèi)外對(duì)吸油樹脂的合成及性能研究較多12,重點(diǎn)集中在工藝條件對(duì)樹脂性能的影響,而未考慮吸油后樹脂的可回收性。本文研制了一種新型丙烯酸酯-苯乙烯共聚物吸油樹脂,具有可吸油性物質(zhì)范圍廣、吸油后強(qiáng)度大、不易破碎、使用方便的特點(diǎn)。1實(shí)驗(yàn)部分111主要原料表1主要原料T ab1Reagents for oil abs orbing resin名稱作用備注苯乙烯單體精制甲基丙烯酸制備單體精制丙烯酸制備交聯(lián)劑十二醇制備單體十四醇制備單體十六醇制備單體十八醇制備單

3、體乙二醇制備交聯(lián)劑聚乙烯醇1788分散劑過氧化苯甲酰引發(fā)劑精制去離子水分散介質(zhì)對(duì)甲基磺酸酯化催化劑112中間體的合成甲基丙烯酸十二酯、十四酯、十六酯、十八酯均采用直接酯化法合成,純度大于90%;乙二醇丙烯酸酯交聯(lián)劑采取直接酯化法合成,純度在85%以上。113高吸油樹脂的合成在裝有溫度計(jì)、回流冷凝管和電動(dòng)攪拌器的四口瓶中分別加入去離子水和聚乙烯醇,加熱至90,攪拌溶解;然后降溫至75,加入單體、引發(fā)劑、交聯(lián)劑;7580下聚合6h;趁熱抽濾,將得到的樹脂用熱水洗滌兩次后真空烘干,粉碎,得到粒狀吸油樹脂。114吸油率的測(cè)定稱取一定質(zhì)量(m的吸油樹脂于自制尼龍袋中,稱其質(zhì)量為m1,將其浸入裝有100m

4、 L待測(cè)油品的磨口瓶中,1h后取出,滴流5min后稱其質(zhì)量為m2,再浸入待測(cè)油品中,如此反復(fù)連續(xù)測(cè)定直至吸油量達(dá)到飽和,此時(shí)稱其質(zhì)量為m3?？沾瑫r(shí)進(jìn)行空白實(shí)驗(yàn),測(cè)定空袋吸油量m0。飽和吸油倍率和相對(duì)吸油速率按以下兩式計(jì)算:飽和吸油倍率=樹脂飽和時(shí)凈吸油量/樹脂質(zhì)量=(m3-m1-m0/m相對(duì)吸油速率=樹脂1h時(shí)的吸油倍率/飽和吸油倍率=(m2-m1-m0/(m3-m1-m02結(jié)果與討論211主單體的選擇單體是樹脂的重要組成部分,其吸油性、空間結(jié)構(gòu)及其共聚比例對(duì)樹脂的吸油性能影響很大。根據(jù)“相似相容原理”和溶度參數(shù)原則3,當(dāng)樹脂與油品的溶度參數(shù)相近時(shí),樹脂能達(dá)到最大吸油率。故我們選擇甲基丙烯酸

5、十二酯、十四酯、十六酯、十八酯為單體,制備了一系列吸油樹脂,其吸油性能見表2。從表2可看出,其它聚合條件不變時(shí),各種聚丙烯酸酯的飽和吸油倍率從小到大的順序是十二酯<十八酯<十四酯<十六酯。這是因?yàn)楫?dāng)醇的碳數(shù)較小時(shí),隨7第31卷第7期2003年7月塑料工業(yè)CHI NA P LASTICS I NDUSTRY作者簡(jiǎn)介:孫曉然,女,37歲,碩士,副教授,主要從事精細(xì)化工、工業(yè)分析的教學(xué)與科研工作,主持并參與河北省、部級(jí)項(xiàng)目多項(xiàng),發(fā)表論文15篇。xiaoranhbs ohu1com著聚合物酯基碳鏈的逐漸增長(zhǎng),其結(jié)構(gòu)與油性物質(zhì)的結(jié)構(gòu)相似性增大,相容性增加,故吸油倍率增高。但酯基碳鏈太長(zhǎng)

6、,會(huì)使樹脂內(nèi)部微孔的有效網(wǎng)絡(luò)容積減小,吸油率反而下降,故選甲基丙烯酸十六酯為吸油樹脂主單體。表2丙烯酸酯結(jié)構(gòu)對(duì)樹脂吸油性能的影響1T ab 2E ffects of different methacrylate on oil abs orption 樹脂類型十二酯十四酯十六酯十八酯飽和吸油倍率6149131218815注:1測(cè)試油品為煤油,表3,表4與此相同。212共聚單體及單體配比對(duì)吸油樹脂性能的影響吸油樹脂應(yīng)在具有最大吸油倍率的同時(shí),還要保證其吸油后具有一定強(qiáng)度,以便使用回收。由于甲基丙烯酸十六酯鏈較長(zhǎng)且柔順,即使交聯(lián)后樹脂吸油后的強(qiáng)度也較低,且吸油倍率不是很高。為此,加入玻璃化溫度較高的

7、苯乙烯作為共聚單體。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),加入少量的苯乙烯不僅大大提高了樹脂的吸油倍率,增大了吸油速率,而且還使吸油后的樹脂具有一定的強(qiáng)度,且有利于降低樹脂成本。表3為單體配比對(duì)樹脂吸油性能的影響。由表3可知,當(dāng)甲基丙烯酸十六酯與苯乙烯的質(zhì)量比為8515時(shí),樹脂的吸油性能最好,吸油飽和后強(qiáng)度大。表3共聚單體配比對(duì)樹脂吸油性能的影響T ab 3E ffects of m onomers ratio on oil abs orptionm (甲基丙烯酸十六酯m (苯乙烯飽和吸油倍率吸油飽和后的狀態(tài)10002113凝膠狀,軟、粘9552219凝膠狀,軟、易碎90102214凝膠狀,易碎85152318膠狀,指壓

8、不碎80201812膠狀,指壓不碎75251215膠狀213交聯(lián)劑用量對(duì)吸油樹脂性能的影響以丙烯酸乙二醇酯為交聯(lián)劑,其用量不僅決定了樹脂交聯(lián)度的大小,也決定了三維交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的伸展能力。當(dāng)交聯(lián)劑用量較大時(shí),樹脂的交聯(lián)密度增大,交聯(lián)點(diǎn)間的鏈段較短,抑制了三維分子網(wǎng)絡(luò)的伸展,樹脂的溶脹張力變差,但吸油后強(qiáng)度較大;當(dāng)交聯(lián)劑用量太低時(shí),樹脂中可溶部分增加,導(dǎo)致吸油后樹脂溶于油中,樹脂發(fā)粘發(fā)軟,不易回收。實(shí)驗(yàn)表明,交聯(lián)劑的用量為210%310%時(shí),吸油效果最好(見表4。表4交聯(lián)劑用量對(duì)樹脂吸油性能的影響T ab 4E ffects of crosslinker content on oil abs or

9、ption 交聯(lián)劑用量/%飽和吸油倍率吸油飽和后的狀態(tài)110溶解1151918部分溶解發(fā)粘2102412不軟不粘2152317不軟不粘3102112不軟不粘3151716不軟不粘214吸油樹脂對(duì)水中不同油品的吸收性能高吸油樹脂的密度小于水,且樹脂吸油不吸水,因此可用于水面浮油的回收,所制吸油樹脂對(duì)水面浮油的吸收情況見表5。表5表明,樹脂吸油倍率的高低取決于油性物質(zhì)的結(jié)構(gòu),且與油品的粘度關(guān)系較大。吸油樹脂對(duì)粘度較小的環(huán)乙烷、苯、二甲苯等的吸收速率較快,吸油倍率大;而吸收廢機(jī)油等需要1h 以上,吸油倍率相對(duì)較小。表5樹脂對(duì)水面浮油的吸收情況T ab 5Oil abs orption of resi

10、n to different oil油脂類型環(huán)乙烷苯二甲苯汽油煤油三氯甲烷植物油廢機(jī)油飽和吸781276147612621460136618221218163結(jié)論以甲基丙烯酸十六酯和苯乙烯為單體,丙烯酸乙二醇酯為交聯(lián)劑,合成的丙烯酸類吸油樹脂具有較好的吸油性能,對(duì)煤油的吸油倍率達(dá)22,對(duì)苯、二甲苯的吸油倍率在25以上;苯乙烯作為共聚單體不僅可以提高吸油性能,還可以提高吸油樹脂吸油后的強(qiáng)度。參考文獻(xiàn)1黃曉峰,張季爽1現(xiàn)代化工,1998(1:132黃歧善,黃志明1塑料工業(yè),1996(4:553張開1高分子物理1北京:化學(xué)工業(yè)出版社,1998(本文于2003-02-21收到Synthesis and

11、 Property of H igh Oil Absorbing R esin by Co 2polymerization of Methacrylate and StyreneS UN X iao 2ran ,ZH ANG X iu 2ling(Dept 1of Chemical Eng 1,Hebei Institute of T echnology ,T angshan 063009,China Abstract :The high oil abs orbing resin consisting of cross 2linked copolymer of methacrylate and

12、 styrene was synthesized(continued on p138塑料工業(yè)2003年UH MWPE 的相容性,改善了二者界面的粘結(jié),從而提高了體系的綜合性能,尤其是抗沖性。LLDPE 作為一種韌性較好的材料,本身必然對(duì)共混物韌性的提高有一定貢獻(xiàn),但從三元共混物能夠保持較高的強(qiáng)度和剛性以及較低的LLDPE 用量(510份來看,其增容作用是主要的。這一點(diǎn)通過對(duì)比二元和三元共混物沖擊強(qiáng)度的變化更為清晰。BP03/LC A -Q (100/15二元共混物的沖擊強(qiáng)度只有1512k J/m 2;BP03/LLDPE7042(100/10二元共混物的沖擊強(qiáng)度為2310k J/m 2,而BP

13、03/LC A -Q/LLDPE7042(100/15/10三元共混物的沖擊強(qiáng)度達(dá)到3815k J/m 2,提高了近一倍。說明LLDPE 較好地協(xié)調(diào)了UH MWPE 和PP B 間的相容性。此外,LLDPE 的加入相對(duì)降低了UH MWPE 在三元共混物中的用量,降低了成本,在實(shí)際應(yīng)用中更為可行。3結(jié)論由于UH MWPE 與PP B 具有部分相容性,降低了兩相間的界面張力,有利于UH MWPE 的變形分散及與基體的粘結(jié),UH MWPE 對(duì)嵌段共聚PP 具有顯著的增韌增強(qiáng)效果;對(duì)均聚PP 而言,UH MWPE 的加入往往起到“負(fù)增韌”、“負(fù)增強(qiáng)”作用。PP B 和PE 間熔體粘度的合理匹配對(duì)共混物

14、綜合性能的提高非常重要。UH MWPE 對(duì)MFR 較小的PP B改性效果較突出;流動(dòng)性相對(duì)較好的UH MWPE 對(duì)PP B 的改性效果較好。在PP B/UH MWPE 二元共混改性體系中,加入LLDPE 能夠起到“減粘”和“增容”作用,有利于共混物性能,尤其是抗沖性能的進(jìn)一步提高。參考文獻(xiàn)1孟季茹,梁國正,趙磊等1塑料科技,2000,(1:412鐘明強(qiáng),劉俊華,胡本峰等1中國塑料,1999,13(9:93魏京華1合成樹脂及塑料,2001,19(2:474勵(lì)杭泉,汪曉東,金日光1中國塑料,1993,26(2:85汪曉東,勵(lì)杭泉,金日光1高分子材料科學(xué)與工程,1995,11(3:696吳培熙,張留

15、成1聚合物共混改性1北京:中國輕工業(yè)出版社,19911547殷敬華,莫志深1現(xiàn)代高分子物理學(xué)1北京:科學(xué)出版社,200112458鄭學(xué)晶,李忠明,楊鳴波等1中國塑料,1999,13(2:279陳勇,陳桂蘭,楊軍等1塑料,2001,30(6:4310尹德薈,高建國,李炳海等1塑料,2000,29(3:2711沈惠玲1塑料科技,2000,(3:1912滕洪祥,金熹高,S tephen Z D Cheng 1功能高分子學(xué)報(bào),2000,13(4:447(本文于2003-03-31收到Study on Mechanical Properties of PP/UH MWPE B lendsLI Bing

16、2hai ,CHE N Y ong ,AN Feng(C ollege of P olymer Sci 1and Eng 1,Qingdao University of Science and T echnology ,Qingdao 266042,China Abstract :The PP with different structure was blended with the UH MWPE of different flowability ,and the mechanical properties of the prepared blends were investigated 1

17、It was found that a reas onable matching of the types of PP and UH MWPEwas im portant to the im provement of the property of the blend system 1Propylene -ethylene block copolymer (PP B with low melting flow rate could be extraordinarily toughened and strengthened by UH MWPE with fairly g ood flowabi

18、lity 1The charpy im pact strength of the resulted blends could reach to 7412k J/m 2,the elongation at break was bey ond 700%;and the tensile strength ,as well as the bending strength ,could be im proved to s ome certain extent at the same time 1The adding of s ome low m olecular weight PE ,such as LLDPE ,to PP B/UH MWPE blends could decrease the viscosity of UH MWPE and increase the com patibility between PP B and UH MWPE ,being fav orable to the im provement of the property ,such as im pact property ,