一种吸液聚合物的制造方法技术

本发明专利技术公开了属于聚合物制造技术领域的一种吸液聚合物的制造方法。本发明专利技术公开的新型双吸功能聚合物的制造方法，可使其吸水或吸油功能为直接功能，而另一种吸液功能为潜在功能，当需要时，可在某种条件下将潜在功能变为直接功能，而原来的直接功能同时被关闭。该制造方法基于氢键交联以及亲油疏水骨架支撑机理，并同时利用了悬浮聚合法、碱液水解法。与目前常规双吸功能聚合物相比，本发明专利技术所得聚合物不仅具有更高的吸水量和吸油量，如对水的吸附量可达67.3g/g，对油的吸附量可达9.5g／g，而且其所谓的双功能又分为直接功能和潜在功能，当需要时，可关闭直接功能，而使潜在功能转化为直接功能，可广泛应用于油水分离领域。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了属于聚合物制造
的。本专利技术公开的新型双吸功能聚合物的制造方法，可使其吸水或吸油功能为直接功能，而另一种吸液功能为潜在功能，当需要时，可在某种条件下将潜在功能变为直接功能，而原来的直接功能同时被关闭。该制造方法基于氢键交联以及亲油疏水骨架支撑机理，并同时利用了悬浮聚合法、碱液水解法。与目前常规双吸功能聚合物相比，本专利技术所得聚合物不仅具有更高的吸水量和吸油量，如对水的吸附量可达67.3g/g，对油的吸附量可达9.5g／g，而且其所谓的双功能又分为直接功能和潜在功能，当需要时，可关闭直接功能，而使潜在功能转化为直接功能，可广泛应用于油水分离领域。【专利说明】
本专利技术涉及一种聚合物的制造技术，具体为一种具有吸油或吸水功能，且可在吸油与吸水功能之间可控转化的(甲基)丙烯酸酯-(甲基)丙烯酸(或盐)共聚物的制造方法，该制造方法基于氢键交联以及亲油疏水骨架支撑机理，并同时利用了悬浮聚合法、碱液水解法。
技术介绍
吸水聚合物是近年来得到迅速发展的一类新型功能性高分子材料，由于其能吸收自身质量数十倍到数千倍的水，且吸收的水份不易在机械压力作用下被压出，具有优良的保水性能，因此被广泛应用于农业、林业、园艺等的土壤改良剂、卫生用品材料、工业用脱水剂、保鲜剂、防雾剂、医用材料、水凝胶材料等。吸油聚合物也是近年来得到迅速发展的一类自溶胀性功能性高分子材料，其可吸收自身质量数倍到数十倍的油性有机物，且具有油水选择性好、握持油品能力强、后处理方便等特点，在随工业快速发展，含油性有机物废弃液对环境水资源污染日益严重，直接危及人类生存的背景下，其不仅在含油性有机物污染治理方面具有非常诱人的应用前景，而且目前已被广泛应用于石油化工、农业、医药、环保、日化等领域。吸水或吸油聚合物虽具有广阔的应用空间，但目前制备的聚合物多数只具有一种功能，即要么只吸水，要么只吸油。对于吸水聚合物，常以含双键的亲水性物质为单体，含双官能团或三官能团的物质为化学交联剂，通过共聚方式制得，该类聚合物以化学交联网络结构为支撑骨架，依靠亲水性单体组成的结构单元与水之间的亲和力吸水(陈军，王志龙，郭艳，吸水膨胀聚合物PAA/AM的研究，化学与生物工程，2005，9:13-15 ;孙亚光，余丽秀，高岭土 /聚合物多元复合高吸水材料制备研究，非金属矿，2012，3:58-60 ;罗情丹，毕彩丰，赵宇，丙烯酸系列高吸水树脂 的合成与性能研究，2012年中国海洋大学硕士学位论文；张雁，汪庐山，王涛，靳彦欣，王业飞，新型吸水树脂微球的制备及封堵性能研究，石油钻采工艺，2012，6:93-96)。对于吸油聚合物，则常以含双键的亲油性物质为单体，含双官能团或三官能团的物质为化学交联剂，也通过共聚方式制得，该类聚合物也以化学交联网络结构为支撑骨架，依靠亲油性单体组成的结构单元与油性有机物之间的亲和力吸油(赵健，肖长发，徐乃库，夹层型聚甲基丙烯酸酯系复合吸油材料制备与性能，纺织学报，2011，7:17-22 ；惠贤民，高吸油树脂的合成研究，石油化工应用，2008，5:15-17 ;王晓松，缪树峰，陈哲文，杜鑫，周彩荣，甲基丙烯酸高碳链混合醇酯合成及制备吸油树脂的研究；精细与专用化学品，2011，9:26-29 ;赵霞，单国荣，填充型化学-物理复合交联高吸油树脂的合成与吸放油性能，2004年浙江大学硕士学位论文)。尽管如此，单一功能聚合物只能在吸附质为水或油的环境中使用，当吸附质发生变化时，即原来为水，现在变为油，或原来为油，现在变为水，该类单一功能聚合物就会失去作用，而丧失使用价值。这种情况下，设计和制造双吸功能聚合物，即这类聚合物既可吸水，又可吸油，变得尤为重要。部分研究人员以亲水性物质为吸水组分，亲油性物质为吸油组分，含双官能团或三官能团的物质为化学交联剂，通过共聚方式制得了双吸功能聚合物，该类聚合物既可吸水也可吸油，但对水或油的吸附量均较低，如对水的最大吸附量仅有6g/g，对油的最大吸附量仅为5.5g/g(周爱军，彭旭，付艳梅，钟毅，周厚仁，叶海艮，吸水吸油双功能树脂的制备与表征，武汉工程大学学报，2012，8:58-61 ；张明杰，许芝，淀粉接枝系高吸水吸油树脂的制备，2007年大连交通大学硕士学位论文；曹爱丽，王强，张春雪，王萍，杨浩，赵铁军，分散聚合法研制吸水-吸油双功能聚合物，精细化工，2004,增刊:90-93 ;曹爱丽，王强，王苹，韩宝成，陈丽燕，张嘉琪，胡雪燕，吸水吸油双功能高聚物的研制，天津理工学院学报，2002，3:37-39)，此外，双吸功能聚合物虽然在吸附质发生变化时仍可使用，其使用价值不易丧失，但其既吸水又吸油，不能有效地完成油水分离目的，因此，在实际应用中，特别是在净化油水混合体系方面却毫无用武之地。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术拟解决的技术问题是，摒弃单一吸液功能聚合物和目前双吸功能聚合物的不足，提供一种新型双吸功能聚合物的制造方法，使其吸水或吸油功能为直接功能，而另一种吸液功能为潜在功能，当需要时，可在某种条件下将潜在功能变为直接功能，而原来的直接功能同时被关闭。该制造方法基于氢键交联以及亲油疏水骨架支撑机理，并同时利用了悬浮聚合法、碱液水解法。即以具有亲油疏水特性的甲基丙烯酸酯类物质为第一单体，以在碱液中易水解的丙烯酸酯类物质为第二单体，以易形成氢键作用的物质为第三单体，且第一单体、第二单体为主要单体，第三单体为辅助单体，采用悬浮聚合法合成三元共聚物。在生成共聚物的过程中，由第三单体组成的结构单元逐渐构建起多重氢键作用，赋予共聚物完善的物理交联网络结构，而此时由第一单体和第二单体组成的结构单元则呈现亲油疏水的特性，最终在第一单体、第二单体、第三单体组成的结构单元的综合影响下，与油性有机物接触时，共聚物显现出吸油溶胀而不溶解的特性，与水接触时，共聚物则不发生任何变化，也就是说，由悬浮聚合制得共聚物的直接功能为吸油；虽然此时的共聚物不吸水，但在适宜的温度下，在溶胀剂的作用下，由第三单体组成的结构单元的氢键作用极易遭到破坏，进而在碱液的侵蚀下，由第二单体组成的结构单元极易水解为带有羧酸钠基团的结构单元，而由第三单体组成的结构单元也同时转化为带羧酸钠基团的结构单元，此时由第二单体和第三单体组成的结构单元则呈现亲水疏油的特性，而由第一单体组成的结构单元虽然在甲基的作用下极难水解，仍体现亲油疏水的特性，但此时由第二单体和第三单体组成的结构单元在共聚物主链上占有的份数要远大于由第一单体组成的结构单元，共聚物显现出了亲 水疏油的特性，共聚物最初的直接功能被关闭，此时共聚物能否吸水，关键在于是否存在能保证其吸水而不溶解于水的结构存在，由第一单体组成的结构单元形成的亲油疏水骨架正是这样的结构，这一骨架可支撑共聚物吸水而不无限溶胀至溶解，保证共聚物吸水后的强度和形状，也就是说，由悬浮聚合制得共聚物的潜在功能为吸水。由此可见，采用本专利技术方法可制得新型双吸功能聚合物，其直接功能为吸油，而潜在功能为吸水，当需要吸收油性介质时，可直接使用悬浮聚合产物，而当需要吸收水性介质时，则可经预溶胀、碱液水解将共聚物直接功能关闭，而将潜在功能转变为直接功能后使用，这样不仅可以弥补单一功能聚合物的缺陷，同时可以克服目前双吸功本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种吸液聚合物的制造方法，其特征在于工艺过程如下：(1)具有吸油直接功能聚合物制备工艺：量取第一单体、第二单体、第三单体，其中第一单体占单体总质量的20％～85％，第二单体占单体总质量的0％～65％，第三单体占单体总质量的15％～25％，且三种单体质量百分比之和为100％，并将其置于配有磁力搅拌的大型容器中，称取占上述三种单体总质量0.1～2.5％的引发剂，并将其倒入上述容器中，开动磁力搅拌，直至引发剂完全溶解于单体中，停止搅拌，得单体相；量取去离子水，使其体积与上述三种单体总体积之比为1：1～6：1，并将其置于另一配有磁力搅拌和加热系统的大型容器中，称取占去离子水总质量0.1～2.5％的分散剂，将其置于上述去离子水中，静置浸泡12～72h后，启动磁力搅拌和加热系统，直至分散剂完全溶于去离子水中，停止搅拌和加热，并将混合体系冷却至室温，得水相；将单体相和水相移至聚合釜中，将搅拌速度设置为200～1000RPM后，启动搅拌系统，搅拌5～30min使单体相以液滴状均匀稳定地分散于水相中，此时通入氮气以排净聚合釜中残留的空气，开启恒温循环水浴锅及电加热系统，将聚合釜升温至70～90℃，反应2～8h后，提高反应温度至90～100℃，继续反应1～4h，终止反应后，取出产物、过滤，用60～100℃热水洗涤，除去未反应单体及分散剂，接着用去离子水洗涤一次以上，除去残留的离子，以防聚合产物着色，于真空干燥机中50～100℃条件下干燥24～72h后，获得具有微弹性的粒状聚合物，该聚合物所体现的直接功能为吸油，而潜在功能为吸水；所述的第一单体为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸正己酯、甲基丙烯酸正辛酯、甲基丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸异癸酯、甲基丙烯酸十二酯、甲基丙烯酸十四酯、甲基丙烯酸十六酯、甲基丙烯酸十八酯中的一种；所述的第二单体为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸?2?乙基己酯、丙烯酸正辛酯、丙烯酸癸酯、丙烯酸?2?羟基乙酯、丙烯酸?2?羟基丙酯、丙烯酸?2?乙氧基乙酯、丙烯酸?2?氰基乙酯、丙烯酸环己酯、丙烯酸异冰片酯、丙烯腈中的一种；所述的第三单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺中的一种；(2)具有吸水直接功能聚合物制备工艺：将步骤(1)所得聚合物置于预溶胀槽中，量取溶胀剂，使其与预溶胀槽中聚合物的质量比为1：1～6：1，并将溶胀剂倒入预溶胀槽中，使其完全浸没聚合物，将预溶胀槽升温至25～50℃，静置30～480min，使聚合物发生溶 胀；将溶胀后的聚合物与溶胀剂分离后，将其置于水解槽中，配制碱液，使其质量百分比浓度为5％～50％，量取碱液，使其与聚合物的质量比为1：1～10：1，并将碱液倒入水解槽中，使其完全浸没聚合物，将水解槽升温至50～100℃，静置30～480min，使聚合物发生水解反应，将碱液与聚合物分离后，室温条件下用去离子洗涤聚合物一次以上，每次用水与聚合物的质量比为1：1～70：1，将聚合物与去离子水分离后，置于鼓风干燥箱中于65～130℃条件下干燥6～48h，即得目标聚合物，该聚合物所体现的直接功能为吸水，而原来的直接功能被关闭。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐乃库，蒋敏，韩旭彤，莫锦鹏，肖长发，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：发明
国别省市：