| 木棉纤维基吸油材料的制备与性能研究 | |
| 王锦涛 | |
| Subtype | 工学博士 |
| Thesis Advisor | 王爱勤 |
| 2013-05-23 | |
| Degree Grantor | 中国科学院大学 |
| Department | 环境材料与生态化学研究发展中心 |
| Degree Discipline | 材料学 |
| Keyword | 木棉纤维 吸油树脂 超疏水 聚甲基丙烯酸丁酯 凹凸棒黏土 Kapok Fiber Oil-absorbing Resin Superhydrophobic Poly (Butylmethacrylate) Attapulgite |
| Abstract | 近年来，新型吸油材料在水上漏油处理中得到了广泛关注。其中，天然纤维和复合吸油材料展现了良好的开发和应用前景。针对目前商业化吸油材料普遍存在吸油倍率低、生产成本高和环境不友好等缺点，本论文利用可再生、可生物降解和价格低廉的木棉纤维为基材，对其进行了各种溶剂处理，考察了处理纤维对油的吸附性能并探讨了纤维的吸油机理；制备了木棉纤维接枝聚甲基丙烯酸丁酯、木棉纤维接枝聚苯乙烯、乙酰化木棉纤维、超疏水木棉纤维、聚甲基丙烯酸丁酯和聚苯乙烯涂层纤维、以及聚甲基丙烯酸丁酯/二氧化硅涂层纤维，系统开展了改性纤维的油吸附性能。此外，以木棉纤维、凹凸棒黏土和有机化凹凸棒黏土为复合组分，采用悬乳聚合法制备了4 个系列的复合高吸油性树脂，优化了合成条件，探讨了接枝聚合反应机理，考察了树脂在油中的溶胀性能。取得的主要研究结果如下： 1. 以 NaClO2 处理的木棉纤维为基质，分别制备了木棉纤维接枝聚甲基丙烯酸丁酯和木棉纤维接枝聚苯乙烯吸油材料，优化了合成条件。红外光谱和扫描电镜分析表明，甲基丙烯酸丁酯和苯乙烯接枝到纤维表面，亲油单体的接枝改善了纤维的表面结构和亲油性，提高了吸油倍率，改善了纤维的重复使用性能。热重分析表明纤维接枝单体后，热稳定性得到了提高。 2. 采用吡啶和 N-溴代丁二亚酰胺为催化剂制备了乙酰化木棉纤维。2 种方法制得的乙酰化纤维吸油倍率均高于未改性纤维，但 2 种乙酰化纤维在纯油中的吸油能力相当。乙酸酐的弱酸性能够破坏纤维的中空结构，明显地影响乙酰化纤维的吸油倍率。乙酰化纤维在油水混合物中也表现出比原纤维更优良的吸油倍率和油水选择性。2 种催化剂制备乙酰化纤维的对比研究表明：N-溴代丁二亚酰胺催化剂能明显地降低乙酰化的温度。 3. 微米或纳米粗糙结构在纤维表面的构建能够赋予纤维优越的吸油性能。木棉纤维的超疏水改性提高了油在纤维表面的附着性，改善了纤维在油/水混合物中的油选择吸附性以及重复使用性能。纤维经过低表面能的聚甲基丙烯酸丁酯、聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸丁酯/二氧化硅涂层后，在油水混合物中展示了更好的吸油性能。聚甲基丙烯酸丁酯/二氧化硅涂层纤维表面聚合物的和疏水二氧化硅纳米沉积所形成的分层粗糙结构更有利于高粘度油在纤维表面的粘附。 4. 用悬乳聚合法分别合成了聚甲基丙烯酸丁酯复合木棉纤维、凹凸棒黏土和有机化凹凸棒黏土吸油树脂，优化了合成条件。红外光谱表明，聚合物链与木棉纤维和凹凸棒黏土发生了接枝共聚反应，纤维和凹凸棒黏土的引入改善了树脂的网络和表面结构，提高了吸油能力和吸油速率。评价了树脂在不同油中的溶胀行为，木棉纤维和凹凸棒黏土复合组分的引入也提高了树脂的反复溶胀能力。有机化凹凸棒黏土的烷基链能影响树脂的吸油倍率和吸油速率，随着烷基链的增长，复合树脂的网络结构趋于致密，吸油倍率和吸油速率也随之降低。 |
| Funding Project | 功能复合材料组 |
| Document Type | 学位论文 |
| Identifier | http://ir.licp.cn/handle/362003/5517 |
| Collection | 环境材料与生态化学研究发展中心 |
| Recommended Citation GB/T 7714 | 王锦涛. 木棉纤维基吸油材料的制备与性能研究[D]. 中国科学院大学,2013. |
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| 201304王锦涛.pdf（10205KB） | 开放获取 | CC BY-NC-SA | View Application Full Text | |||
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