多级孔聚苯乙烯泡沫材料的制备与应用

摘要

海上石油泄漏事故时常发生，其带来的危害是多方面的，不仅对水质和生态环境造成污染，而且严重危害水生物及人类的健康。人们对吸油材料的研究越来越重视，吸油树脂是能够吸附石油类物质的功能性高分子材料，其具有三维网状结构或多孔结构、自溶胀、密度低等特点，在处理海上泄漏石油方面具有经济、高效和易回收的优点。浓乳液模板法是制备吸油树脂的方法之一，它具有聚合速度快、孔大小可调、孔径均一和比表面积高等优点。吸油树脂的吸油性能与亲油基团和孔结构有关，本文从微观孔结构出发，通过将二次发泡技术与浓乳液模板法相结合，在微观孔壁上形成再生孔来提高聚苯乙烯泡沫的吸油性能，最终制备出更高吸油性能的具有多级孔结构的聚苯乙烯泡沫。具体内容如下:
　　首先，通过浓乳液模板法制备出不同分散相体积分数和不同交联剂用量的聚苯乙烯泡沫，通过对比样品最终确定了最佳浓乳液配方:分散相体积分数为75％，交联剂用量为15％。该配方得到的样品孔形态完整、孔径均一、孔壁厚度及材料强度适合后期进行二次发泡处理。
　　其次，在最佳浓乳液配方的基础上，研究了碳酸氢钠、偶氮二甲酰胺和偶氮二甲酸二异丙酯三种不同发泡剂对多级孔聚苯乙烯泡沫的影响，确定了对原始孔结构没有影响的偶氮二甲酸二异丙酯作为最佳发泡剂。并研究了偶氮二甲酸二异丙酯不同用量对多级孔聚苯乙烯泡沫的影响，结果表明:当发泡剂偶氮二甲酸二异丙酯的用量为3％时，再生孔的孔数量最多，且此时平均孔径最小、孔隙率最大、材料密度最低。为提高偶氮二甲酸二异丙酯的分散性，确定了选用溶剂甲苯，并研究了甲苯不同用量对多级孔聚苯乙烯泡沫的影响，结果表明:当甲苯用量为3％时，再生孔数量最多。
　　最终，通过对原始聚苯乙烯泡沫、添加3％偶氮二甲酸二异丙酯制得的多级孔聚苯乙烯泡沫、添加3％偶氮二甲酸二异丙酯和3％甲苯制得的多级孔聚苯乙烯泡沫进行吸油性能分析，结果表明:添加3％偶氮二甲酸二异丙酯和3％甲苯制得的多级孔聚苯乙烯泡沫吸油性能有较高提升，吸油率达到了1900％，并且保油率大幅度提高，油水置换率和吸水率相应减小。多级孔结构可以有效提高聚苯乙烯泡沫材料的吸油性能。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 海上石油泄漏的危害及处理

1．1．1 海上石油泄漏的危害

1．1．2 海上石油泄漏的处理

1．2 吸油材料

1．2．1 吸油材料概述

1．2．2 吸油机理

1．2．3 吸油材料的分类及发展

1．2．4 吸油树脂概述

1．2．5 吸油树脂的分类

1．2．6 吸油树脂研究进展

1．3 多孔材料

1．3．2 多孔聚合物的制备方法

1．3．3 多级孔聚合物

1．4 浓乳液模板法

1．4．2 浓乳液模板法中孔结构的影响因素

1．4．3 浓乳液模板法制备多级孔聚合物

1．5 本课题研究的主要目的与内容

2 实验部分

2．1 实验试剂

2．2 实验与测试仪器

2．3 试样的制备

2．3．1 浓乳液模板法制备聚苯乙烯泡沫

2．3．3 多级孔聚苯乙烯泡沫孔结构的优化

2．4 试样的测试与表征

3 结果与讨论

3．1 聚苯乙烯泡沫基础配方的研究

3．1．1 分散相体积分数对聚苯乙烯泡沫的影响

3．1．2 交联剂用量对聚苯乙烯泡沫的影响

3．1．3 小结

3．2 多级孔聚苯乙烯泡沫的制备研究

3．2．2 偶氮二甲酰胺作发泡剂制备多级孔聚苯乙烯泡沫

3．2．3 偶氮二甲酸二异丙酯作发泡剂制备多级孔聚苯乙烯泡沫

3．2．4 分散剂对多级孔聚苯乙烯泡沫的影响

3．2．5 甲苯用量对多级孔聚苯乙烯泡沫的影响

3．2．6 小结

3．3 多级孔聚苯乙烯泡沫吸油性能研究

3．3．1 吸油率

3．3．2 保油率

3．3．3 油水置换率

3．3．4 吸水率

3．3．5 小结

4 结论

参考文献

致谢

研究成果及已发表论文’情况

作者与导师简介