一种菜花状高分子功能材料制备方法技术

本发明专利技术涉及一种菜花状高分子功能材料制备方法，属于化学领域。应用水流法对聚丙烯颗粒进行多级物理研磨，粒径研磨成所需≥１００目粒度，以工业级丙烯酸（ＡＡ）或甲基丙烯酸（ＭＡ）或丙烯酸乙酯（ＡＡＹ）和甲苯、甲醇与二乙烯苯配制接枝液，过氧化苯甲酰作为引发剂，经过两次接枝聚合反应、功能化和蒸馏制得菜花状高分子功能材料成品。该材料成品内部具有微孔与缝隙构成不规则的筛孔状，布满Ｎａ＋或Ｈ＋，表面凹凸状如菜花，具有优越的物理吸附和化学吸附性能，从而在生态环境保护领域得到更广泛的应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，属于化学领域。
技术介绍
1933年B. A. Adams等观察到某些合成树脂具有交换离子的能力，他 们用苯酚和甲醛合成阳离子交换树脂，开创了合成离子交换树脂的方向。1945年左右， G. F. Dalelio用丙乙烯和丙烯的衍生物合成质量比较优良的离子交换树脂。我国在1950 年以后开始从事离子交换树脂的研究。南开大学、上海医药研究院是我国最早研究离子交 换树脂的单位。1958年后南开大学化工厂、上海树脂厂陆续开始生产离子交换树脂。到了 七十年代，我国的树脂厂有六十多家，已处于稳定生产、开发品种阶段。目前，我国离子交换 树脂年产量可达三万吨左右，是世界上主要的离子交换树脂生产国家之一。除了大量生产 凝胶型强酸性、强碱性树脂外，目前工业上生产的品种还有大孔弱碱性、大孔II型强碱性、 大孔强酸性、大孔弱酸性、大密度的强碱性树脂。离子交换树脂都是用有机合成方法制成。常用的原料为苯乙烯或丙烯酸(酯)，通 过聚合反应生成具有三维空间立体网络结构的骨架，再在骨架上导入不同类型的化学活性 基团(通常为酸性或碱性基团)而制成。聚丙烯(PP)作为一种合成离子交换树脂的原料， 具有原料丰富、耐酸碱腐蚀、价格低廉等优势，因此近年得到了人们广泛研究。但是由于聚 丙烯表面能低，分子链上缺少功能基，限制了其在许多领域的应用，需要对其进行改性提高 其性能，对PP的化学接枝和辐照接枝是其中非常有效的改性方法。本专利技术利用化学接枝对聚丙烯颗粒进行改性提高其性能，对其表面进行形状改变 和内部结构改造，制成菜花状高分子功能材料，增大比表面积和提高交换容量，总体上提高 其物理与化学吸附性能，从而在生态环境保护领域得到更广泛的应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供，是通 过下述技术方案实现的应用水流法对聚丙烯颗粒进行多级物理研磨，粒径研磨成所需 彡100目粒度，以丙烯酸(AA)或甲基丙烯酸(MA)或丙烯酸乙酯(AAY)和甲苯、甲醇与二乙 烯苯共混作为接枝液，过氧化苯甲酰作为引发剂，经过系列化学处理和离子化制得菜花状 高分子功能材料。上述的菜花状高分子功能材料的制备方法，其特征在于包括下列步骤1.取市售聚丙烯颗粒(颗粒粒径一般都大于40目)进行物理研磨，粒径研磨成所 需> 100目粒度。此步骤有技术难度，因为聚丙烯颗粒若干磨，会因研磨时间超过5分钟后 因研磨温度升高将聚丙烯颗粒溶化无法再研磨下去；若在水中研磨，因为聚丙烯颗粒比重 比水小，都漂浮在水面上也无法研磨。因此，本步骤通过水流法进行多级物理研磨，具体方 法是将聚丙烯颗粒与不断的水流一起在研磨机的入料口进入，让聚丙烯颗粒随水流进入 磨盘之间进行研磨，既避免了研磨温度升高造成聚丙烯颗粒溶化，也防止聚丙烯颗粒漂浮 在水面无法达到研磨机的磨盘之间。为达到聚丙烯颗粒粒径研磨成所需≥100目粒度，需 要3 6级研磨遍。然后将研磨后的粉粒浸渍于无水乙醇中，24h后滤出，经去离子水浸洗 一次后，在60 80°C条件下烘干，最后经标准筛分即可得一系列不同粒径的PP粉粒。2.将步骤1得到的PP粉粒于反应釜中在配方I溶液中进行反应引入氢离子，反应 条件为反应温度60 90°C、反应时间6 9h，PP粉粒重量与配方I溶液按重量百分比浓度分别为17%、83%。配方I溶液配方如下(均按重量百分比浓度)过氧化苯甲酰1_2%， 甲基丙烯酸(MA)或丙烯酸(AA)或丙烯酸乙酯(AAY) 75 60%，甲醇1 2%，甲苯23 36%。按二步法接枝共聚反应完后滤出PP粉粒，经去离子水浸洗一次后，在60 80°C条件 下烘干。3.将步骤2得到的烘干后的PP粉粒于反应釜中在配方II溶液中进行反应继续引 入氢离子，反应条件为反应温度60 90°C、反应时间6 9h，PP粉粒重量与配方I溶液 按重量百分比浓度分别为17%、83%。配方II溶液配方如下(均按重量百分比浓度)过 氧化苯甲酰1 2%，丙烯酸(AA)或甲基丙烯酸(MA)或丙烯酸乙酯(AAY) 74 58%，甲醇 1 2%，甲苯22 34%，二乙烯苯2 4%。按二步法接枝共聚反应完后滤出PP粉粒，经 去离子水浸洗二次后，在60 80°C条件下烘干。4.将步骤3得到的烘干后的PP粉粒于反应釜中在lmol/L的氢氧化钠溶液中进行 反应引入钠离子，反应条件为反应温度室温、反应时间3h，PP粉粒重量与lmol/L氢氧化 钠溶液按重量百分比浓度分别为17%、83%。反应完后滤出PP粉粒，经去离子水浸洗二次 后，在60 80°C条件下烘干至恒重，经标准筛分即可得一系列不同粒径的菜花状高分子功 能材料初级产品。5.将步骤4制得的菜花状高分子功能材料初级产品，放在蒸馏罐中，用化学纯 的丙酮溶剂挥发气体对菜花状高分子功能材料进行蒸馏，直到闻不见异味，一般蒸馏次数 3 7遍即可。最后将蒸馏过的菜花状高分子功能材料在60 80°C条件下烘干至恒重，即 得菜花状高分子功能材料成品。按上述步骤制备的菜花状高分子功能材料成品，其表面凹凸状如菜花，故名菜花 状，其内部具有微孔与缝隙构成不规则的筛孔状，布满Na+或H+，离子筛结构形成，因此用本 专利技术方法制成的离子交换材料取名菜花状高分子功能材料，粒径在40目 200目，通过表 面、微孔与缝隙构成筛孔及其上的Na+或H+使之具有优越的物理吸附和化学吸附性能，可直 接作为过滤材料，无异味产生。附图说明图1为本专利技术方法制备的PP-AA菜花状高分子功能材料SEM图。图2为本专利技术方法制备的PP-AA菜花状高分子功能材料IR图。图3为本专利技术方法制备的PP-MA菜花状高分子功能材料SEM图。图4为本专利技术方法制备的PP-MA菜花状高分子功能材料IR图。图5为本专利技术方法制备的PP-AAY菜花状高分子功能材料SEM图。图6为本专利技术方法制备的PP-AAY菜花状高分子功能材料IR图。具体实施例方式实施例1 取市售PP颗粒(溶质数19. 6，颗粒细度大于40目，吉化集团吉林市锦江油化厂) 应用水流法进行物理研磨成所需100目粉粒，然后将研磨后的粉粒浸渍于无水乙醇中，24h 后滤出，经去离子水浸洗一次后，在60°C条件下烘干，最后经标准筛分即可得100目的PP 粉粒。然后将其置于反应釜中在配方I溶液中进行反应引入氢离子，反应条件为反应温度80°C、反应时间8h，PP粉粒重量与配方I按重量百分比浓度分别为17%、83%。配方I 溶液配方如下(均按重量百分比浓度)过氧化苯甲酰1%，丙烯酸(AA)75%，甲醇1%，甲 苯23%。反应完后滤出PP粉粒，经去离子水浸洗一次后，在60°C条件下烘干。随后烘干后 的PP粉粒于反应釜中在配方II溶液中进行反应继续引入氢离子，反应条件为反应温度 80°C、反应时间8h，PP粉粒重量与配方II溶液按重量百分比浓度分别为17%、83%。配方 II溶液配方如下(均按重量百分比浓度)过氧化苯甲酰1%，丙烯酸(AA)74%，甲醇1%， 甲苯22%，二乙烯苯2%。反应完后滤出PP粉粒，经去离子水浸洗二次后，在60°C条件下 烘干。最后将二次反应烘干后的PP粉粒置于反应釜中在lmol/L的氢氧化钠溶液中进行反 应引入钠离子，反应条件为温度23°C、反应时间3h，PP粉粒重量与lmol/L氢氧化钠溶液 按重量百分比浓度分别为17%、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通过两次接枝聚合反应的聚丙烯基菜花状高分子功能材料制备方法特征在于以工业级过氧化苯甲酰、丙烯酸（ＡＡ）或甲基丙烯酸（ＭＡ）或丙烯酸乙酯（ＡＡＹ）和甲苯、甲醇与二乙烯苯为成分的接枝液配方，配方Ⅰ为（均按重量百分比浓度）：过氧化苯甲酰１－２％，甲基丙烯酸（ＭＡ）或丙烯酸（ＡＡ）或丙烯酸乙酯（ＡＡＹ）７５～６０％，甲醇１～２％，甲苯２３～３６％；配方Ⅱ为（均按重量百分比浓度）：过氧化苯甲酰１～２％，丙烯酸（ＡＡ）或甲基丙烯酸（ＭＡ）或丙烯酸乙酯（ＡＡＹ）７４～５８％，甲醇１～２％，甲苯２２～３４％，二乙烯苯２～４％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：胡秀峰，周绍箕，胡丽丽，马梅，
申请(专利权)人：北京中技惠民科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]