低温等离子体改性制备聚丙烯吸油材料.docx

低温等离子体改性制备聚丙烯吸油材料0高吸油树脂的研制随着我国工业的快速发展，油废水、废水和油船的污染日益严重。如何快速回收和处理石 油是中国必须尽快解决的问题。目前，吸油材料的发展分为两个方向，一是制备高吸油树脂。国内对此的研究还处于基础阶 段，研究主要采用悬浮聚合、乳液聚合等方法,这些方法操作过程较为复杂,所需时间长,后 处理较麻烦为了获得高吸附性能吸油材料,可以通过接枝聚合的途径在织物表面引入亲油基本研究以疏水亲油性的聚丙烯材料为基材，利用等离子体改性技术使织物表面产生活性自 由基,然后利用液相接枝法，以甲基丙烯酸丁酯为单体,在聚丙烯分子链上引入亲油性酯基, 提高其对有机物的吸附性能1实验1.1 低温等离子体改性设备材料:熔喷聚丙烯非织造布,200g/m仪器:低温等离子体改性设备,南京苏曼电子有限公司；Nicolet iS5傅里叶红外光谱仪,上 海力晶科学仪器有限公司。1.2 方法1.3 . 1原材料预处理熔喷聚丙烯无纺布尺寸8cmX8cm,分别在蒸储水和乙醇中清洗15min,除去杂质。然后置于 70 的干燥箱内烘干，称重备用。反应时间和温度控制液相接枝反应条件,单体质量分数10%,反应温度70,反应时间2ho将样品置于反应 室的下电极,关闭各路阀门，调节各工艺参数,启动射频电源,进行辉光放电。1. 2. 3接枝聚合反应将经过低温等离子体处理的聚丙烯非织造物取此立即置于单体反应溶液中，进行接枝聚合 反应,反应结束后,将织物分别用清水和丙酮洗涤数遍,再烘干称重,得到接枝产物。采用单 因素分析法研究液相接枝反应条件如反应温度、单体浓度和反应时间对接枝率的影响1.3合物支链固知识的确定接枝率是指接枝共聚合反应中，单体或聚合物支链接到接枝共聚物中的量与初始投入的待 接枝的单体或待接枝的聚合物支链的总量之比，测定方法参照文献8。1.3.2 油和理气的测定将试样称重(m1.3.3 油压法的测定保油率的测定方法参照文献8 o1.3.4 菲尔茨测试将接枝改性聚丙烯非织造布进行傅里叶变换红外光谱测试。2结果与讨论2.1 等离子体处理功率和压力对接枝率的影响改性时间、功率、压强等工艺参数对接枝率的影响如图1所示。在反应功率30 W、压强30Pa条件下，考察改性时间对接枝率的影响。从图1(a)中可以看 此随着等离子体改性时间的延长,接枝率逐渐提高。当反应时间为180s时接枝率达到最 大，说明在较短时间内等离子体对织物的改性处理能够基本完成，时间的延长不能使织物表 面活化程度进一步增强。原因可能是开始时，随着时间的延长,织物经过等离子体轰击刻蚀 所产生的活性自由基数目逐渐增多，短时间内,活性自由基数目就能够基本达到饱和,表面 活化程度不再增强，因此会出现本实验的现象。又因为处理时间过长，会影响织物自身的物 理机械性能,所以改性时间选择180so在处理时间180s、压强30Pa条件下，考察处理功率对接枝率的影响。由图1(b)可以看此 随着放电功率的增加，接枝率逐渐提高。在功率为40 W时，接枝率达到最大,然后随着功率 的进一步增大,接枝率显著下降。这是因为等离子体中带电粒子的能量是由放电功率直接 决定的。当放电功率在2040 W时，带电粒子的能量随着功率的增大而增大，与聚丙烯织物 表面的活化作用逐渐增强。当功率增大到一定程度时，聚丙烯织物表面接枝点已经充分活 化,功率过大时,带电离子的能量也过高在功率40 W、处理时间180s条件下，考察等离子处理压强对接枝率的影响。从图1(c)中 可以看出，开始时接枝率随着气压的增大而逐渐提高，当达到一定压强后开始缓慢下降。这 是因为织物表面生成的活性自由基数量与压强成正比关系。随着压强的增大，较高浓度的 高能粒子对织物表面接枝点的充分活化非常有利,产生的活性自由基数目也逐渐增加;但过 高的气体压强使粒子密度过大,增加了活性粒子之间的碰撞机会，使活性粒子的能量减少， 活性粒子自身的能量小于活性自由基被电离所需要的能量,对织物的活化作用减弱，减少了 真正的接枝点数目综上,采用单因素分析法,根据接枝率变化情况,得出等离子体处理PP材料的最佳工艺条件 为处理时间180s、功率40 W和压强30Pa。2.2 单体质量分数对接枝率的影响反应温度、单体质量分数、反应时间等液相接枝反应条件对接枝率的影响如图2所示。在单体质量分数10%反应时间2h条件下，考察处理功率对接枝率的影响。由图2(a)可以 看此当反应温度在3858 时,温度的升高对接枝率的影响并不大,接枝率保持在一个较 低的范围内。当温度在5878c时,单体的反应活性随着反应温度的升高而增强,提高了接 枝聚合的反应速率，因此接枝率也逐渐提高。当温度达到溶液沸点(乙醇溶剂的沸点为78) 时,溶液开始沸腾,增加了甲基丙烯酸丁酯与聚丙烯织物表面的碰撞次数,从而使接枝聚合 反应机会增加,接枝率得到提高在反应温度78 、反应时间2h条件下，考察BMA质量分数对接枝率的影响。由图2(b)可 以看出随着单体质量分数的增加,接枝率呈现先升高后缓慢下降的趋势。首先,随着单体 质量分数的增加，织物表面的活性自由基与反应单体的接触次数增加，活性自由基有更多的 机会与单体进行接枝聚合反应,接枝率逐渐提高。但是当单体质量分数增加到一定程度时， 接枝率不再随着单体质量分数的增加而提高,反而出现缓慢降低的情况。原因可能是当单 体质量分数过大时，BMA单体间开始发生均聚反应,生成均聚产物,并且均聚产物的质量分 数随单体质量分数的增加而增加,而单体与活性自由基的接枝聚合概率降低在单体质量分数15%、反应温度78 条件下，考察反应时间对接枝率的影响。由图2(c) 可以看出，在反应初期,随着反应时间的延长接枝率逐渐升高,在反应一定时间后达到最大 值。随着时间的延长，接枝率不会再增加，反而出现逐渐下降的趋势。原因可能是反应时间 越长,单体与活性自由基的接枝聚合反应逐渐趋于饱和，而且单体发生均聚产生的均聚物浓 度也越来越高，因此接枝率有所下降。为了使接枝聚合反应充分进行,反应时间选为2ho综上,最佳液相接枝反应条件为反应温度78 ,单体质量分数15%,反应时间2ho2.3 结构性能接枝改性吸油材料的红外光谱图如图3所示。从图3中可以看出，1 380cm2.4 吸油率和保油率的影响以甲苯为有机吸附物,对改性聚丙烯吸油材料的吸附性能进行测试分析。图4为不同接枝 率对改性聚丙烯吸油材料吸油率和保油率的影响规律。与传统吸油材料相比，改性聚丙烯 吸油材料具有优良的吸附性能,这主要是因为吸油机理不同。接枝改性前主要利用材料表 面间的毛细管作用，有机吸附物与聚丙烯高分子链之间是简单的物理吸附3 pp-g-bma吸油材料的制备以熔喷聚丙烯非织造布为基材,利用低温等离子体改性技术对其进行改性,利用液相接枝法 将甲基丙烯酸丁酯引入聚丙烯分子链上,制备了 PP-g-BMA吸油材料。通过单因素试验确定等离子体处理pp材料的最佳工艺为时间180s,功率40W,压强30Pa; 最佳液相接枝反应条件为反应温度78 ,单体质量分数15%,反应时间2h。在此条件下，接 枝率为7. 2%,饱和吸油率为13. 8g/g,保油率为12. 2g/go1.3. 1分枝率的测定