含交联结构聚甲基丙烯酸酯系吸油纤维制备及性能的分析.pdf

学位论文的主要创新点嗍一、将溶液聚合、湿法纺丝、后交联等方法相结合,制备了半互穿网络结构聚甲基丙烯酸酯纤维,有效解决了含交联结构吸油纤维制备困难的问题;纺丝溶液中引入化学交联剂后,半互穿网络结构纤维中兼具化学交联网及物理交联网结构,其吸油性能明显提高。二、基于溶度参数理论,从大分子结构设计角度出发,合成了含不同烷基侧链长度的聚甲基丙烯酸酯吸油聚合物,其中,聚()对甲苯、∥g;合成的聚合物溶胀程度大,网络交联密度小,对油品的吸附和脱附过程分别符合吸附动力学二级模型和两相双指数衰减模型。三、采用复合造粒、熔融纺丝法制备了聚甲基丙烯酸酯/聚丙烯共混纤维,基于纤维对特征液体的接触角测算了聚()/聚丙烯共混纤维的表面张力,证实了其亲油疏水, 聚()/聚丙烯(9/1wt)共混纤维对甲苯和10%/g。四、采用熔喷法制备了聚丙烯/聚甲基丙烯酸酯非织造布,所得非织造布的吸油量随聚甲基丙烯酸酯含量增加而增加,聚丙烯/聚甲基丙烯酸酯(8/2wt)熔喷非织造布对10%%;所得非织造布具有疏水超亲油的特点,可快速地吸附和处理水面浮油,,其吸油量不会发生衰减。摘要吸附是处理含油废水的重要方法之一。本文对吸油材料的历史、发展及研究现状进行了分析总结,得出了聚甲基丙烯酸酯吸油聚合物是当前吸油材料领域的研究热点,提出了吸油时需要纤维具有交联结构而纺丝成形时需要聚合物具有线性结构的矛盾是制约吸油纤维开发的主要瓶颈问题。本文采用特殊的纺丝方法, 制备了聚甲基丙烯酸酯系吸油纤维,研究了其结构和性能。采用悬浮聚合法合成了聚甲基丙烯酸丁酯(PBMA),X射线衍射(XIm) 研究表明PBMA属P1空间群,三斜晶系,∥cm3。采用溶液聚合、湿法纺丝、后交联相结合的方法研制了半互穿网络结构聚甲基丙烯酸丁酯/ 聚甲基丙烯酸羟乙酯()吸油纤维。红外光谱仪(FTIR)、核磁共振波谱仪(套瓜偶),..PHEMA纤维中有基于线性大分子和氢键及交联剂作用形式的半互穿网络结构。半互穿网络结构的形成使纤维结晶程度下降,纤维表面形貌趋于粗糙。当HEMA和二乙烯基苯(DVB)两种不同类型的交联剂混合使用时,所得纤维吸油量较高。基于氢键作用的物理交联可调可控原理,合成了聚(甲基丙烯酸丁酯一甲基丙烯酸羟乙酯)P()吸油聚合物,然后与成纤性能良好的聚丙烯(PP)进行复合造粒、共混熔融纺丝,制备了不同P()含量的共混纤维。利用偏光显微镜(POM)、XRD和差示扫描量热仪(DSC)等对共混体系的结晶行为进行了研究,结果表明,结晶初期,P()起到异相成核剂的作用,而结晶后期,P()阻碍了结晶过程的进行和晶体的生长。基于不同特征液体与共混纤维间的接触角,得到PP/P(BMA—CO-HEMA) (1/1wt)。场发射扫描电子显微镜(FESEM)结果显示,共混纤维横截面呈两相形态,纺丝过程中,PP易形成连续相,可为共混纤维提供支撑性骨架结构。适量的P()对共混纤维有增韧作用,~。从大分子结构设计出发,制备了含不同烷基侧链长度的聚甲基丙烯酸酯,其中,P()对甲苯、。吸油聚合物的溶度参数和交联结构是决定吸油量大小的重要因素。当吸油聚合物的溶度参数与目标油品的溶度参数相近时,吸油过程较易进行。吸附动力学二级模型可预测P()的吸油过程,而P(LMA—HEM_A)的脱附过程符合两相指数衰减脱附模型。共混纤维的吸油量小于相应聚合物的吸油量,其中, PP/P()纤维对氯仿的吸油量约为10∥g。环境扫描电子显微镜(SEM)和热重分析(TG)结果表明,纤维的表面和横截面分布有大量不均、细小的孔洞,而含DVB组分的共混纤维热稳定性和抵抗溶剂侵蚀性更好。采用熔喷法制备了PP/P()非织造布,所得非织造布密度为 ~19/cm3,吸油量可达7~10倍,可快速、有效地吸附和处理水面浮油。接触角测试表明,所得PP/P(-IEMA)熔喷非织造布亲油疏水,且吸油量较 PP非织造布高。所得非织造布作为吸附滤材可方便地用于油水分离,而且可再生使用,吸附