一種高吸油纖維材料的製備方法
2023-06-16 12:48:06
一種高吸油纖維材料的製備方法
【專利摘要】本發明涉及一種具有超高吸油率的吸油纖維材料的製備方法，纖維的製備採用靜電紡絲方法，纖維材料是聚丙烯腈和聚苯乙烯的共混物，溶劑為極性溶劑。本發明的吸油纖維材料不但具有極高的吸油率，吸油率可以到達現在主要吸油材料聚丙烯吸油氈的10倍以上，而且具有較好的機械強度，克服了純聚苯乙烯(聚丙烯)纖維在有機溶劑中機械性能差且會溶解的問題，可用於海上溢油處理、工廠有機溶劑洩露處理等領域。
【專利說明】一種高吸油纖維材料的製備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種具有良好機械性能的高吸油纖維的製備方法，適用於海上溢油處理、工廠有機溶劑洩露處理等領域。
【背景技術】
[0002]近年來，隨著油品應用範圍越來越廣，油品在使用和運輸過程中出現了多次事故，對環境造成了極大的影響，尤其是最近海上溢油事件頻出，如何解決油和其它有機溶劑在開採、運輸或儲存過程中由事故或人為原因的洩漏所造成的環境汙染問題，受到世界各國人民的強烈關注。油汙對生態系統的不利影響及其對動植物生存環境的長期汙染，亟需人類開發一類能夠有效清除油汙和其它有機溶劑的材料。為此，多種處理油汙的材料(如分散劑、凝固劑、吸附劑等)陸續投入使用。其中，吸附材料安全無毒，對環境不會造成二次汙染，在國內外使用較為廣泛。目前為止常用的吸油材料主要是聚丙烯吸油氈。但是這種吸油材料存在吸油倍數小，吸油速率慢。
[0003]靜電紡絲是一種能高效生產直徑在微納米級纖維的技術工藝，已有報導採用PS為原料，運用靜電紡絲製備了吸油性能比較好的纖維。但是這種纖維在汽油或很多極性較小的溶劑中會溶解，並且機械強度比較低，吸油後纖維極易斷裂，限制了其應用。聚丙烯腈(PAN)纖維因為良好的導電性，耐溶劑性和高的機械性能已經工業化應用。但PAN纖維與溶劑相容性差，吸油效率不高，不適合用來做吸油材料。
[0004]由於PS和PAN分別是典型的非極性和極性聚合物，兩者相容性極差，很少有報導將二者共混複合後製備複合材料，因為兩種物質混合後相分離明顯。而採用靜電紡絲可以有效改善兩者的相分離情況，從而得到兼具兩者有點的纖維材料。
【發明內容】
[0005]本發明的目的就是合成一種既具有較高吸油率又具有良好機械性能的吸油纖維材料。
[0006]本發明具體採用如下技術方案:
[0007]—種既具有較高吸油率又具有良好機械性能的吸油纖維材料的製備方法，所述步驟具體如下:
[0008](I)準確稱取一定量的聚苯乙烯和聚丙烯腈，配製兩者共混物溶液，溶劑採用極性溶劑；
[0009](2)將步驟(I)製備的共混物溶液攪拌4小時，靜置脫泡，然後裝入紡絲用的注射器，進行靜電紡絲；紡絲後所得纖維即最終的吸油纖維材料；
[0010]其中，步驟(2)中所述聚苯乙烯和聚丙烯腈二者的質量比範圍為7/3_3/7。
[0011]更具體地，步驟(2)中所述聚苯乙烯的分子量為100000-300000 ;所述聚丙烯腈的分子量為 60000-150000。
[0012]步驟⑵中所述極性溶劑為N，N-二甲基甲醯胺(DMF)、二甲基亞碸或N-甲基吡咯烷酮中(NMP)的一種或者混合溶劑。
[0013]更加具體的，本發明還提供一種高吸油纖維材料的製備方法，包括如下步驟:首先以DMF( 二甲基甲醯胺)溶解PS和PAN，配成的攪拌4小時後，靜置脫泡，然後進行靜電紡絲，紡絲後即得具有較好機械強度的高吸油纖維材料。。
[0014]具體步驟如下:
[0015](I)準確稱取一定量的PS、PAN和DMF，加入燒杯中，常溫下攪拌4小時，然後靜置脫泡。
[0016](2)稱取一定量步驟(1)製備的紡絲液進行靜電紡絲，靜電紡絲參數設置為:外加電壓25kV ;紡絲室溫度30.(TC ;溼度40% ;針頭與接收板距離1cm ;推進速度0.2mm/min。
[0017]本發明採用靜電紡絲，以PS和PAN共混物溶液為紡絲液，製備了一種新型的具有高吸油率和一定機械強度的吸油纖維材料。本發明的吸油纖維不具有超高的吸油率，而且具有較好的機械強度，可用於海上溢油處理、工廠有機溶劑洩露處理等領域。
[0018]本發明採用的纖維材料為PS和PAN共混物，克服了 PS纖維吸油能力強但易溶解且吸油後機械強度差的問題，同時靜電紡絲方法有效改善了 PS與PAN的相容性。 【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1為PS靜電紡絲纖維吸收真空泵油後的照片圖；
[0020]圖2為PS/PAN靜電紡絲纖維吸收真空泵油後的照片圖；
[0021]從圖中可以看出:靜電紡絲的PS纖維在油品中會溶解，纖維在油品中呈現碎片化，而PS/PAN纖維在所測油品中均不溶解
【具體實施方式】
[0022]實施例1:
[0023](I)準確稱取IgPSUgPAN和9gDMF，加入燒杯中，常溫下攪拌4小時，然後靜置脫泡。
[0024](2)稱取一定量步驟(1)製備的紡絲液進行靜電紡絲，靜電紡絲參數設置為:溼度40%，外加電壓25kV ;紡絲室溫度30.(TC ;針頭與接收板距離1cm ;推進速度0.2mm/min。
[0025]實施例2:
[0026](I)準確稱取0.8gPS、l.2gPAN和9gDMF，加入燒杯中，常溫下攪拌4小時，然後靜
置脫泡。
[0027](2)稱取一定量步驟(1)製備的紡絲液進行靜電紡絲，靜電紡絲參數設置為:溼度40%，外加電壓25kV ;紡絲室溫度30.(TC ;針頭與接收板距離1cm ;推進速度0.3mm/min。性能評價:
[0028]吸油率測試:稱取0.2g左右的纖維加入到含有10mL油的燒杯中，60min後取出，自由滴60s後對纖維的質量進行稱重，由式I計算纖維的吸油倍數
[0029]Q =(I)
[0030]式中:Q為吸油倍數,nyii分別為纖維吸油前後的質量。[0031]
【權利要求】
1.一種高吸油纖維材料的製備方法，其特徵在於，包括如下步驟:首先製備聚丙烯腈和聚苯乙烯共混物溶液作為紡絲液，攪拌4小時後，靜置脫泡，紡絲。
2.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於，所述步驟具體如下: (1)準確稱取一定量的聚苯乙烯和聚丙烯腈，配製兩者共混物溶液，溶劑採用極性溶劑； (2)將步驟(I)製備的共混物溶液攪拌4小時，靜置脫泡，然後裝入紡絲用的注射器，進行靜電紡絲；紡絲後所得纖維即最終的吸油纖維材料； 其中，步驟(2)中所述聚苯乙烯和聚丙烯腈二者的質量比範圍為7/3-3/7。
3.根據權利要求2的製備方法，其特徵在於，步驟(2)中所述聚苯乙烯的分子量為100000-300000。
4.根據權利要求2的製備方法，其特徵在於，步驟(2)中所述聚丙烯腈的分子量為60000-150000。
5.根據權利要求2的製備方法，其特徵在於，步驟⑵中所述極性溶劑為N，N-二甲基甲醯胺(DMF)、二甲基亞碸或N-甲基吡咯烷酮中(NMP)的一種或者混合溶劑。
6.根據權利要求2的製備方法，其特徵在於，步驟(2)中所用紡絲方法為靜電紡絲。
7.權利要求1-5的製備方法製備的高吸油纖維材料在海上溢油、工廠有機溶劑洩露等事故處理領域的應用。
【文檔編號】D01F8/08GK104032407SQ201410225666
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年5月26日 優先權日:2014年5月26日
【發明者】李鵬, 喬營, 趙麗麗, 孫海翔 申請人:中國石油大學(華東)