專利名稱：一種可生物降解的吸油材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種吸油材料，特別是一種可生物降解的吸油材料的制備方法。
背景技術(shù)：
各種油類在使用、運輸過程中的泄漏、濺射、滴漏、自然更換等原因，影響工作進 展，污染環(huán)境，尤其是對海洋、河流、森林、農(nóng)田、礦山等敏感區(qū)域的負面影響巨大，特別是某 些油類如原油、礦物基潤滑油在自然環(huán)境中可生物降解能力很差，滯留時間長，會嚴重破壞 生態(tài)環(huán)境和生態(tài)平衡；還造成這種不可再生但對工業(yè)不可缺的資源的浪費。處理水面或土 壤上的各類油污染，使用吸油材料是最常用的方法。目前常見的吸油劑材料有兩大類，一類是化學(xué)合成的吸油材料，如聚丙烯或聚氨 酯合成的吸附劑，它們有良好的疏水性和親油性，但是這些化學(xué)高分子吸油材料極難生物 降解，而且價格昂貴。另一類是天然吸油材料，天然的無機吸油材料，如膨潤土、蛭石、粘土、 珍珠巖、硅藻土等，因其吸油率低，吸油的同時，也吸水，已經(jīng)很少使用；天然的有機吸油材 料，如原棉、農(nóng)作物秸稈、木材纖維、羊毛等多孔性物質(zhì)，吸油率較好，但如果不經(jīng)過改性處 理，吸油的同時，也吸水，所以天然的有機吸油材料的改性研究成為熱點。根據(jù)合成所用的主體原料的不同，吸油材料也可分成三大系列，即合成樹脂系、淀 粉系和纖維素系。合成樹脂系的吸油材料降解困難，淀粉系改性得到的吸油材料吸油量大，吸油種 類廣，但吸油速度慢，纖維素系改性得到的吸油材料吸油速度快，但吸油量偏低，原料成本
尚ο

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種生物可降解性好，并能快速高效吸油的吸 油材料的制備方法。本發(fā)明以如下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題本發(fā)明可生物降解的吸油材料的制備 方法是按以下工藝步驟進行操作的1)先將纖維基材和淀粉的混合物與質(zhì)量濃度為10 80%的氫氧化鈉溶液按 1 0. 2 1的質(zhì)量配比進行混合，使纖維基材及淀粉具有較強的吸電子性，以便與以親核 試劑作用發(fā)生反應(yīng)；2)再加入質(zhì)量百分比為纖維基材和淀粉總質(zhì)量的10 30%的丙烯酸酯單體和 0.1 2%的引發(fā)劑攪拌均勻；3)然后置于工作頻率為80 140KHZ、功率為300 20000W的微波反應(yīng)器中，升 溫至50 60°C后反應(yīng)20 60分鐘。所述纖維基材和淀粉的混合物是按以下質(zhì)量配比混合制成纖維基材10-90%、 淀粉 10-90%。所述纖維基材為蔗渣或稻草或小麥秸稈或木薯稈。
所述淀粉為玉米淀粉或稻米淀粉或小麥淀粉或馬鈴薯淀粉或木薯淀粉或高粱淀 粉或甘薯淀粉或魔芋淀粉或燕麥淀粉或蕎麥淀粉或淀粉衍生物。所述丙烯酸酯單體是指含4 22個碳原子的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯類化合物。所述引發(fā)劑是指容易受熱分解成自由基的化合物，包括高鈰離子(Ce4+)引發(fā)體 系或過硫酸鹽引發(fā)體系或H2O2引發(fā)體系或錳離子引發(fā)體系或氧化還原體系引發(fā)劑。所述高鈰離子(Ce4+)引發(fā)體系是硫酸高鈰；所述過硫酸鹽引發(fā)體系是過硫酸銨或 過硫酸鉀；所述錳離子引發(fā)體系是焦磷酸絡(luò)錳三價離子；所述氧化還原體系引發(fā)劑是水溶 性過氧化氫-亞鐵鹽。本發(fā)明方法以淀粉和纖維材料的混合物為主要原料制備的吸油材料，具有以下優(yōu) 點生物可降解性好；能快速高效吸油；吸油之前的體積小，方便貯藏和運輸；吸油以后，在 允許的外力作用下也不會漏油；即使有水存在的情況下，也可以有效地吸收油水混合體系 中的油。
采用本發(fā)明方法制得的吸油材料的應(yīng)用范圍1)可應(yīng)用于水上圍油欄，包括江河、湖泊、水池、魚塘及海洋的表明吸油應(yīng)用；2)可應(yīng)用于巖石岸灘、碼頭、公路、工廠、機場、船內(nèi)等普通收油設(shè)施難以作業(yè)的場 所。


圖1是本發(fā)明方法實施例1制成的吸油材料的吸油、吸水性能測試圖。
具體實施例方式本發(fā)明方法是以纖維基材和淀粉的混合物為主要材料制成的高效快速吸油材料， 其原料易于取得，并充分利用了再生能源。本發(fā)明方法的具體操作步驟如下1)先將纖維基材和淀粉的混合物與10 80%的氫氧化鈉溶液按1 0. 2 1的 質(zhì)量配比混合，使纖維基材及淀粉具有較強的吸電子性，以便與親核試劑作用發(fā)生反應(yīng)，而 且堿改變了纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)，使纖維基材各細胞層逐次分開，天然的卷曲消失，直徑增大， 同時可降低淀粉的結(jié)晶度，使之有更多的活性羥基；并且可以增加纖維的無序度，有助于其 潤脹引起的消晶和晶格轉(zhuǎn)化，而已潤脹的分子鏈更易移動，纖維基材及淀粉的無序度和可 反應(yīng)的表面積更大。2)加入質(zhì)量百分比為纖維基材和淀粉總質(zhì)量的10 30%的丙烯酸酯單體和 0.1 2%的引發(fā)劑攪拌均勻。3)然后在工作頻率80 140KHz，功率為300 20000W的微波反應(yīng)器中，在溫度 為50 60°C內(nèi)反應(yīng)20 60分鐘。所述纖維基材為蔗渣、稻草、小麥秸稈、木薯稈等農(nóng)林廢棄物。所述淀粉包括原淀粉(同時含有幾百個葡萄糖單元的直鏈淀，以及含幾千個葡萄 糖單元的支鏈淀粉)，如玉米淀粉、稻米淀粉、小麥淀粉、馬鈴薯淀粉、木薯淀粉、高粱淀粉、 甘薯淀粉、魔芋淀粉、燕麥淀粉、蕎麥淀粉等，以及以原淀粉為原料進行官能團改性后的氧 化淀粉、陽離子淀粉、雙醛淀粉等淀粉衍生物。
所述纖維基材和淀粉的混合物是按以下質(zhì)量配比混合配制的質(zhì)量纖維基材 10-90%、淀粉 10-90%。所述丙烯酸酯單體是指含4 22個碳原子的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯類化合物。所述引發(fā)劑又稱自由基引發(fā)劑，指一類容易受熱分解成自由基(即初級自由基) 的化合物，可用于引發(fā)烯類、雙烯類單體的自由基聚合和共聚合反應(yīng)，也可用于不飽和聚酯 的交聯(lián)固化和高分子交聯(lián)反應(yīng)。它包括高鈰離子(Ce4+)引發(fā)體系，如硫酸高鈰等；過硫酸 鹽引發(fā)體系，如過硫酸銨、過硫酸鉀等；H2O2引發(fā)體系；錳離子引發(fā)體系，如焦磷酸絡(luò)錳三價 離子；氧化還原體系引發(fā)劑，如過氧化氫_亞鐵鹽(水溶性)。采用本發(fā)明方法制成的可生物降解的吸油材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)式可以表示為A、B、C、 D四種結(jié)構(gòu)單元的自由組合，如-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-B-B-B-B-B-B-A-A-A-A-或者-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-C-C-C-C-C-C-A-A-A-A-或者-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-D-D-D-D-D-D-A-A-A-A-或者-C-CC-C-C-C-C-C-C-C-B-B-B-B-B-B-B-D-D-D-D-D-D-D-或者-A-B-C-D-A-B-C-D-A-B-C-D-A-B-C-D-A-B-C-D-A-B-C-或者-A-A-A-A-A—C-A-B-A-A-A-A-B-B-B-B-A-A-A-D-D-或者-B-B-B-A-A-A-C-C-C-A-A-A-D-B-B-D-A-A-A-D-B-B-B-或者-C-C-C-A-A-A-B-B-B-A-A-A-A-D-D-D-D-C-C-C-C-C-或者其中A為纖維基材及淀粉中所含葡萄糖單元
A:。^V_
HOOH
LJn其中B、C、D為葡萄糖單元在不同位置接枝丙烯酸烷烴酯
.OH
B= S hc/^T^N 取值 200 36000
、Jn
R
十H
R為含有1-19個碳原子的烷烴
<formula>formula see original document page 6</formula>N 取值 200 36000
<formula>formula see original document page 6</formula>R為含有1-19個碳原子的烷烴
<formula>formula see original document page 6</formula><formula>formula see original document page 6</formula> 取值 200 36000
<formula>formula see original document page 6</formula>R為含有1-19個碳原子的烷烴<formula>formula see original document page 7</formula>
以下是本發(fā)明方法的實施例(不限于以下幾種)實施例1將160克甘蔗渣纖維與40克木薯淀粉混合均勻后，加入到容量為1升的反應(yīng)容器 中，再加入60克質(zhì)量濃度為10%的氫氧化鈉溶液，攪拌均勻，再加入20克丙烯酸丁酯單體 和過硫酸鉀1克，攪拌均勻后，置于工作頻率為80KHz、功率為1000W的微波反應(yīng)器中，升溫 至60°C后反應(yīng)50分鐘，即制得本發(fā)明產(chǎn)品吸油材料223克。申請人:將上述吸油材料進行了應(yīng)用實驗，其結(jié)果見圖1。從圖1中看到該吸油材料 在測試中的前5分鐘表現(xiàn)出了快速的吸附能力，在達到一定飽和度后，速度明顯下降。因此 測試表明該材料快速吸附性能在實際的突發(fā)性溢油事故應(yīng)急處理中具有快速高效的特點。 此外，由于材料吸油之后，受到粘度的影響，能增加纖維素之間的結(jié)合力，有助于吸收后產(chǎn) 物的回收，避免其自身由于吸附后的分散和沉淀帶來的二次污染。實施例2將100克木薯稈纖維與100克馬鈴署淀粉混合均勻后，加入到容量為1升的反應(yīng) 容器中，再加入40克質(zhì)量濃度為80%的氫氧化鈉溶液，攪拌均勻，再加入30克丙烯酸庚酯 單體和過硫酸銨2克，攪拌均勻后，在工作頻率為80KHz、功率為1200W的微波反應(yīng)條件下， 升溫至60°C后反應(yīng)30分鐘，即制得本發(fā)明產(chǎn)品吸油材料231克。實施例3將110克玉米淀粉和90克棉稈纖維混合均勻后，加入到容量為1升的反應(yīng)容器 中，再加入200克質(zhì)量濃度為30 %的氫氧化鈉溶液，攪拌均勻，再加入60克甲基丙烯酸十六 酯單體和硫酸高鈰0. 5克，攪拌均勻后，在工作頻率為120KHz、功率為2000W的微波反應(yīng)條 件下，升溫至50°C后反應(yīng)60分鐘，即制得本發(fā)明產(chǎn)品吸油材料265克。實施例4將360克甘薯淀粉和40麥稈纖維混合均勻后，加入到容量為2升的反應(yīng)容器中， 再加入180克質(zhì)量濃度為40%的氫氧化鈉溶液，攪拌均勻，再加入80克甲基丙烯酸辛酯單 體、等質(zhì)量比混合的過氧化氫及硫酸亞鐵混合物8克，攪拌均勻后，在工作頻率為140KHz、 功率為20000W的微波反應(yīng)條件下，升溫至50°C后反應(yīng)20分鐘，即制得本發(fā)明吸油材料445克。
權(quán)利要求
一種可生物降解的吸油材料的制備方法，其特征是按以下工藝步驟進行操作的1)先將纖維基材和淀粉的混合物與質(zhì)量濃度為10～80％的氫氧化鈉溶液按1∶0.2～1的質(zhì)量配比進行混合，使纖維基材及淀粉具有較強的吸電子性，以便與以親核試劑作用發(fā)生反應(yīng)；2)再加入質(zhì)量百分比為纖維基材和淀粉總質(zhì)量的10～30％的丙烯酸酯單體和0.1～2％的引發(fā)劑攪拌均勻；3)然后置于工作頻率為80～140KHz、功率為300～20000W的微波反應(yīng)器中，升溫至50～60℃后反應(yīng)20～60分鐘。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述可生物降解的吸油材料的制備方法，其特征是所述纖維基材 和淀粉的混合物是按以下質(zhì)量配比混合制成纖維基材10-90%、淀粉10-90%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述可生物降解的吸油材料的制備方法，其特征是所述纖維 基材為蔗渣或稻草或小麥秸稈或木薯稈。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述可生物降解的吸油材料的制備方法，其特征是所述淀粉 為玉米淀粉或稻米淀粉或小麥淀粉或馬鈴薯淀粉或木薯淀粉或高粱淀粉或甘薯淀粉或魔 芋淀粉或燕麥淀粉或蕎麥淀粉或淀粉衍生物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述可生物降解的吸油材料的制備方法，其特征是所述丙烯酸酯 單體是指含4 22個碳原子的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯類化合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述可生物降解的吸油材料的制備方法，其特征是所述引發(fā)劑是 指容易受熱分解成自由基的化合物，包括高鈰離子(Ce4+)引發(fā)體系或過硫酸鹽引發(fā)體系 或H202引發(fā)體系或錳離子引發(fā)體系或氧化還原體系引發(fā)劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述可生物降解的吸油材料的制備方法，其特征是所述高鈰離子 (Ce4+)引發(fā)體系是硫酸高鈰；所述過硫酸鹽引發(fā)體系是過硫酸銨或過硫酸鉀；所述錳離子 引發(fā)體系是焦磷酸絡(luò)錳三價離子；所述氧化還原體系引發(fā)劑是水溶性過氧化氫_亞鐵鹽。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種可生物降解的吸油材料的制備方法，該方法是按以下工藝步驟進行操作的1)先將纖維基材和淀粉的混合物與質(zhì)量濃度為10～80％的氫氧化鈉溶液按1∶0.2～1的質(zhì)量配比進行混合；2)再加入質(zhì)量百分比為纖維基材和淀粉總質(zhì)量的10～30％的丙烯酸酯單體和0.1～2％的引發(fā)劑攪拌均勻；3)然后置于工作頻率為80～140KHz、功率為300～20000W的微波反應(yīng)器中，升溫至50～60℃后反應(yīng)20～60分鐘。采用本發(fā)明方法制得的吸油材料生物降解性能優(yōu)越，具有高效吸油性能；吸油之前的體積小，方便貯藏和運輸；吸油以后，在允許的外力作用下也不會漏油；即使有水存在的情況下，也可以有效地吸收油水混合體系中的油。
文檔編號C08F291/08GK101831038SQ20101016564
公開日2010年9月15日 申請日期2010年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月7日
發(fā)明者劉幸福, 夏男男, 朱紅祥, 王雙飛, 陳世民 申請人:廣西大學(xué)