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吸油树脂的开发-综述《吸油树脂的开发》系 专 姓 学 号：指导教师：雷佑安摘要木文介绍了吸油树脂的分类和性能，并给出了高吸油树脂的优越性能、 空间结构、吸油原理系统概述了高吸油树脂的几种合成方法，并讨论了 单体、引发剂、交联剂和分散剂等对高吸油树脂的结构和吸油性能的影 响，并对高吸油树脂的应用前景进行了展望关键词：高吸油树脂，功能高分子材料,合成，影响，吸油原理AbstractHighly oil absorption resin, as a new・ type of functional polymer, has attracted a lot of interests, which is different from traditional oil absorption materials. This paper reviewed the development of high oil absorption resin, that space structure and oil absorption principle as well as the applications of oil absorption materials. The synthetic methods of high oil absorption resins were described, and influences of monomers , initiator, cross・linking agent and dispersant on the structure and absorbing properties of high oil absorption resins were focused ・ Key words:Highly oil absorption resin functional polymer synthesisin flue nee prin ciple・2・冃录1绪论 52.1吸油树脂的产生 51.2吸油树脂的分类 51.3高吸油树脂国内外研究现状 71.4高吸油树脂的市场及发展前景 82高吸油树脂的结构及英吸油原理 82.1高吸油树脂的结构 82.2高吸油树脂的吸油原理 93高吸油树脂的合成 103.1—般共聚物 113.1.1聚丙烯酸酯类 113.1.1.1悬浮聚合单烯/双烯低交联型 113.1.1.2悬浮聚合单烯/双烯交联大孔型 123.1.1.3乳液聚合单烯/双烯交联型 123.1.2聚苯乙烯类 123.1.2.1悬浮聚合单烯/双烯低交联型 123.1.2.2单烯/双烯大孔高交联型 1-13-3.1.2.3聚氯乙烯接枝聚苯乙烯型 3.1.3聚氨酯泡沫类 143.2复合材料 14 -3 -4影响高油树脂结构的因素 154.1引发剂 154.2交联剂 154.3单体 164.4分散剂 165高吸油树脂的应用 166结束语 177参考文献 18・4・1绪论1.1吸油树脂的产生一直以来，环境问题都是全世界关注的焦点。

走可持续发展道路，改 善地球的生态环境是世界各国人民的共识但是在科技与经济高速发展的 今天，环境污染日益严重，如海上运油船的原油泄漏、油轮货舱的清洗而 进入海洋中的石油制品及海上油井和管道的泄漏等造成大范围的海面污 染[1],许多海洋生物和资源受到严重的威胁，不仅引起生态环境的恶化， 而且影响了沿海居民的经济活动故防治海油污染己成为人们日益关注的 重大硏究课题为此，科硏工作者开发了各种吸油材料，有无机类的粘土、 SiO2、珠层铁、石灰，有机类的纸浆、木棉、泥炭沼,合成类的PS织物、 PP无纺布等这些普通材料吸油量小，保油率差、吸油同时也吸水，不适 合对海上浮油、海上油泄漏事故的处理为了克服这些缺点，各国科研人 员乂相继开发了一系列吸油树脂，这类新型材料能够吸收各种性质的油，具冇强的吸油能力和保油能力，并可释放所吸收的油，既可节约资源又 可避免二次污染吸油树脂可被制成粉粒状、片状、乳液等不同形态的产 品，不仅可用于环境保护还可用于农业、制药工业、精细化工等英它领域, 应用前景十分广阔，有待进一步的开发与利用1.2吸油树脂的分类吸油材料根据其材料來源可分为冇机和无机两类，而根据吸-5-油机理的不同乂可分为吸藏型、凝固型（凝胶化型）和自溶胀型［1］ o 高吸油性树脂又可根据合成单体分为两大类［2］: —是丙烯酸酯类树脂，丙 烯酸酯和甲基丙烯酸酯是常见合成单体，原料易得且聚合工艺较为成熟， 可选用的酯以8个碳以上的烷基酯［3-5］为主，还有壬基酚酯以及2•荼基 酯⑹ 等，为了改进材料的内部结构，也常用丙烯酸乙酯或丁酯作为共聚单 体；另一类是烯姪类树脂，烯姪分子内不含极性基团，该类树脂对各种油 品的亲和性能更加优越，尤英是长碳链烯炷对各种油品均有很好的吸收能 力，成为国外研究的新热点。

吸油材料的分类及特性见表1吸油速率与 保油能力是高吸油树脂重要性能指标其吸油速率一般较慢，且依赖于油 的粘度、单位重量树脂的表面积、树脂的形态、温度等因素例如，粒径 数百微米的粒状树脂吸收高黏度油时约需10h才能饱和，而吸低黏度油 lOmin就可以了温度对吸油速度影响很大，温度升高，油的扩散速度增 加，吸油速度加快，反之亦然综上所述，一般吸油材料存在油水选择性差,保油性能低，操作复杂， 后处理麻烦等缺点［6］因此需要开发具冇更优良性能的吸油材料表1吸油树脂的分类及特征种类粘土无机型包藏型SiO2玻璃纤维应用领域工厂废油处理漏油处理优点缺点吸油量大、体积大、不吸水、不能燃烧废弃价廉安全棉天然包藏型木棉纸浆纤维素聚烯炷纤维聚烯炷泡沫聚烯炷颗粒聚烯炷粉 末长链脂肪酸皂有机型合成凝固型氨基酸类复合竣甲基纤 维素 油炸食品废油工厂废油、漏油处理价廉安全刻燃烧废弃受压漏油吸水体积大合成包藏型工厂废油处理、流出油处理、废油处理吸油速率快、可燃烧废弃受压漏油吸水体积大价格高需加热溶解凝胶化吋间长价格高油炸食品废油处安全理、流出油处理、刻燃烧废弃废油处理小型紧凑合成复合型聚降冰片烯及其衍生物聚烯炷废油处理漏油处理刻燃烧废弃 体积小吸油量大不吸水 受压不 漏油刻燃烧废弃吸油速率慢吸油量少吸油种类少自溶胀型烷基苯乙烯 脂环基甲基丙烯酸甲酯 油处理材料 橡胶改性剂纸张添加剂价格高1.3高油树脂的国内外研究现状高吸油树脂的合成,1966年由美国道化学公司首先研究开发，此后日木三井石油化学工业公司、口本帝京大学、三菱油化、东京计 画⑺8］、铃木总业株式会社⑼相继开发。

1990年日本触媒化学工业・7・公司［1, 2,10, 11］研制成功,1992年产品实现工业化在国内［12- 19］ 一些高校及研究机构已经开始了这方面的研究工作比如工业大学在 （甲基）丙烯酸酯类共聚型高吸油性树脂的性能以及油的解吸方面进行了 一些工作，取得了阶段性进展1.4高油树脂的市场及发展前景高吸油树脂是一种具有三维网状化学交联结构的树脂它能克服传统 吸油材料的缺点，具有吸油种类多、吸油时不吸水、体积小、回收方便、 保油性能好等优点，日益受到人们的重视，成为新型的高效环保材料和特 种吸油材料.其应用领域正在不断拓宽高吸油树脂不仅能作为油类吸附 剂还冇其它广泛的用途.而且随着生产技术和设备的不断发展和完善， 产品的质量和产量会有大幅度提高，生产成本及价格会大幅下降1989年 7月，在发达国家首脑会议上提出的防止海洋污染、解决泄露原油的问题 已经成为一大研究课题同时随着社会对环境保护要求的不断提高，高吸 油树脂的市场需求将会扩大，因此系统开发新型高吸油树脂具有广泛的社 会效益和经济效益，前景非常广阔2高油树脂的结构及其吸油原理2.1高油树脂的结构高吸油树脂是一种具有三维网状化学交联结构及一定微孔结构的树 脂.高吸油树脂微观形态的特征是适度交联，交联主要存在以下形式：表2高吸油树脂交联方式交联形式特点一种是氢键结合，长链大分子上带有轻基或英它极性基团，它们之间相互吸引而使物理交联长链大分子相互缠结在一起。

一种是分子间的范德华力，长链大分子的链段间相互吸引而缠结长链大分子间通过共价键结合起来，形化学交联成一种空间三维的网状结构长链大分子Z间通过金属离子相互联系离子结合在一起，而导致长链大分子的缠结2.2高油树脂的吸油原理高吸油树脂的吸油过程：将高吸油树脂投入油中时，刚开始，当一定 量的油分子进入后，油分子和高分子链段发生溶剂化作用，这时由于油分 子进入的量少，不足以使高分子链段伸展开，所以此时为分子扩散控制；当 油分子进入的足够多，溶剂化作用足够强，链段伸展开来，网络中只有共 价键交联的交联点存在，此吋为Flory-Huggins方程控制’即由热力学控 制；・9・Q5/30.5?0.5?(i/?2+(0.5-?)vus???ve/v0xl)/vl式中：Q■吸油倍率ve/vO-交联密度(0.5- xl)/vl-对液体的亲和力i/vu-固定在树脂上的电荷浓度s ■外部溶液的电解质的离子浓度当高分子充分溶胀，由高分子弹性力学模型可知，链段伸展到一定程 度，会慢慢回缩，即存在弹性回缩力，最终达到热力学平衡.图1为高吸 油树脂及典型吸油材料的吸油机理•因此，低交联的聚合物中亲油基和油 分子的相互亲和作用是高吸油树脂的吸油推动力。

3高油树脂的合成高吸油树脂主要采用自由基交联、官能团交联、辐射交联、聚胺酯泡 沫、复合材料等方法制得，其分子Z间具有三维交联网状结构，内部含有 一定微孔上述报道分别介绍了分子内部具冇吸油功能的自溶胀型高吸 油树脂美国道公司是通过烷基苯乙烯和二乙烯基苯聚合得到交联聚合物 三井公司利用甲基丙烯酸单体与二乙烯基苯交联得到溶解度在8-9 g以下 的交联聚合物帝京大学则是采用单体本身还不明确的各种低交联度的 聚合物合成的日本触媒公司主耍是采用丙烯酸类单体为原料，开发了将 溶在水中的油或纯油吸收到聚合体内部的自溶胀型高吸油树脂国内关 于该种树脂的报道多为以丙烯酸及甲基丙烯酸的酯类为原料，通过悬浮聚 合的方法合成高吸油树脂主要冇以下几类，如下表3所示・10・项目分类悬浮聚合单烯/双烯低交联型聚丙烯酸酯类悬浮聚合单烯/双烯交联大孔型乳液聚合单烯/双烯交联型一般共聚物聚苯乙烯类悬浮聚合单烯/双烯低交联型单烯/双烯大孔高交联型聚氯乙烯接枝聚苯乙烯型聚氨酯泡沫类聚氨酯发泡冇机/冇机、冇机/无机复合材料共混类3.1 一般共聚物3.1.1聚丙烯酸酯类3.1.1.1悬浮聚合单烯/双烯低交联型日本触媒化学公司开发的丙烯酸酯类单烯・双烯的低交联共聚物，其 中单烯单体为丙烯酸长链烷基或长链烷基取代的酚丙烯酸酯，交联剂为二 丙烯酸二醇酯，二醇的碳原子数为2~8个。

产物的粒径一般为100-1000吸油量最高可达自重的25倍［15］口本三菱油化以丙烯酸十八烷基 酯为单体，二乙烯苯为交联剂，所得树脂的吸油量最高可达自重的25倍 ［3］ o路建美等［16］采用甲基丙烯酸十二酯与甲基丙烯酸丁酯为单-11-体，二丙烯酸二醇酯为交联剂甲基丙烯酸丁酯的亲油性虽不如甲基 丙烯酸十二酯的亲油性/旦它的加入可改善共聚物的网络结构，反而使树 脂的吸油率提高，吸油量为苯16g / g树脂路建美、朱秀林［10］采用均聚物玻璃化温度低的相应单体丙烯酸 乙基■己酯与甲基丙烯酸十二。