新型聚丙烯酸酯吸油树脂的合成

摘要

随着世界工业的发展，石油污染严重威胁着赖以生存的生态环境。针对解决石油污染，开发研究新型结构的高吸油树脂成为国内外的研究热点。为拓宽其应用范围，需制备有较高吸油率、良好热稳定性的吸油树脂，以满足不同行业的应用需求。本文以丙烯酸酯混合单体为基本单元，通过自由基聚合方法，在聚烯烃分子主链上分别引入甲基丙烯酸硬单体、金刚烷笼状结构、有机蒙脱土，改善了丙烯酸酯吸油树脂的亲油性及热稳定性，拓宽了丙烯酸酯吸油树脂的应用范围。
　　本研究主要内容包括：⑴以丙烯酸酯混合单体（SMA、BMA、MMA）作为主单体，N,N-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂、聚乙烯醇为分散剂、过氧化苯甲酰为引发剂，采用悬浮聚合法制备出高硬度吸油树脂。研究了不同搅拌速度、水油比、交联剂、单体配比对树脂性能的影响。结果表明：当软单体SMA用量占单体总质量的26.6％，水油质量比为5:1，交联剂用量占单体总质量的0.6%，其三维网状分子结构时吸油树脂既表现出一定的硬度，又易于松弛伸展，树脂表现出较高的吸收倍率。⑵用十六烷基三甲基溴化铵作为插层剂改性无机膨润土，并将改性后的膨润土添加到丙烯酸酯系吸油树脂中，研究了其对树脂吸油性能的影响。采用XRD、红外等技术手段对有机膨润土进行了分析表征，并对复合改性后的吸油树脂进行了性能测试。研究表明：十六烷基三甲基溴化铵能够成功改性钠基膨润土，使其层间距由原来的1.21 nm增加到2.1 nm。有机膨润土的加入量占单体总量的1%时所得的丙烯酸酯吸油树脂的吸油率达到极值。⑶采用低聚物二元醇和甲苯二异氰酸酯反应制备出预聚体，然后用1,3-金刚烷二醇扩链，残余的异氰酸酯官能团被甲基丙烯酸羟乙酯反应封端，首次合成出新型金刚烷笼状结构改性的长链交联剂。以金刚烷改性的聚合物交联剂、甲基丙烯酸十八酯和甲基丙烯酸丁酯为原料制备出金刚烷笼状结构接枝的丙烯酸酯树脂，研究了金刚烷结构含量对吸油性能及耐热性的影响。当金刚烷改性的交联剂相对含量为33%时，丙烯酸酯树脂表现出优异的吸油性能。采用DSC、TG、FT-IR测试仪器对改性树脂的结构与性能进行了表征和分析。结果表明，金刚烷有效地实现了对丙烯酸树脂的结构改性，提高了丙烯酸树脂的热稳定性，丙烯酸酯树脂的热降解温度由320℃升高到400℃。