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一种乙烯基油改性树脂分离网材料及其制备方法和应用

阅读:500发布:2021-09-19

专利汇可以提供一种乙烯基油改性树脂分离网材料及其制备方法和应用专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 属于 水 性涂料领域,公开了一种乙烯基 硅 油改性 树脂 油水分离网材料及其制备方法和应用。该油水分离网材料由以下步骤制备得到:将乙烯基硅油改性树脂、 固化 剂以及水混合形成水分散体系,然后通过 电泳 将疏水涂层乙烯基硅油改性树脂和固化剂经电泳技术沉积到金属网表面,经高温固化得到改性的油水分离网。在分离油水分混合物的分离过程时,由于改性金属网的疏水性,水相不能从网孔透过而被截留;而由于改性金属网的亲油性,油相可透过网孔,从而实现油水高效分离。在各种苛刻环境下处理(酸浸、 碱 浸、盐浸)24h后,分离网网材料对油水混合物的分离效率仍可以保持99.5%以上。,下面是一种乙烯基油改性树脂分离网材料及其制备方法和应用专利的具体信息内容。

1.一种乙烯基油改性树脂分离网材料的制备方法,其特征在于包括以下步骤:
(1)将乙烯基硅油改性树脂和封闭固化剂分散到水中,制得乙烯基硅油改性树脂的水分散体系;
(2)将金属网直接接入电泳线作为阴极,另取一片金属片接入电泳线作为阳极,将阳极和阴极同时浸没在装有乙烯基硅油改性树脂的水分散体的电泳槽中进行电泳,电泳结束后用清水冲洗金属网,晾干后经高温固化即得乙烯基硅油改性树脂油水分离网材料;
步骤(1)中所述的乙烯基硅油改性树脂由以下质量份数的原料制备得到:甲基丙烯酸甲酯1-7份,丙烯酸丁酯1-12份,苯乙烯1-5份,丙烯酸类羟基单体1-15份,甲基丙烯酸二甲基乙酯1-7份,乙烯基硅油1-15份,溶剂10-55份,引发剂0.3-0.9份。
2.根据权利要求1所述的乙烯基硅油改性树脂油水分离网材料的制备方法,其特征在于:
步骤(2)中所述的金属网为350-450目的导电金属网;步骤(2)中所述的作为阳极的金属片为导电金属片;
步骤(2)中所述的电泳的条件为:槽液温度28±5℃,pH值7.2-7.8,电压10-50伏,电泳时间10-50秒。
3.根据权利要求1所述的乙烯基硅油改性树脂油水分离网材料的制备方法,其特征在于:
步骤(2)中所述的金属网为425目的导电金属网;
步骤(2)中所述的电泳的条件为:槽液温度28℃,pH值7.3,电压15伏,电泳时间15秒。
4.根据权利要求2或3所述的乙烯基硅油改性树脂油水分离网材料的制备方法,其特征在于:
步骤(2)中所述的高温固化的温度为120 180℃,固化时间为10 60分钟。
~ ~
5.根据权利要求2或3所述的乙烯基硅油改性树脂油水分离网材料的制备方法,其特征在于:
步骤(1)中所述的乙烯基硅油改性树脂的水分散体系中乙烯基硅油改性树脂、封闭固化剂和水的质量比为10-50:10 15:240-260。
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6.根据权利要求2或3所述的乙烯基硅油改性树脂油水分离网材料的制备方法,其特征在于:
步骤(1)中所述的封闭固化剂由反应成分和异氰酸酯类化合物在常温反应得到,其中反应成分包括2  ,6-二甲苯酚、三氟乙醇、三氯乙醇、乙二醇单甲醚、乙二醇单丁醚、丙二酸酯、乙酰乙酸乙酯、环己、甲基异丁基酮、甲乙酮肟、四甲基环丁二酮、二甲基吡唑、2-乙基-4-甲基咪唑、N-甲基乙酰胺、乙酰苯胺、亚硫酸氢钠、焦亚硫酸氢钠、二丁基胺、二异丙基胺、哌啶中的至少一种。
7.根据权利要求6所述的乙烯基硅油改性树脂油水分离网材料的制备方法,其特征在于:
所述的乙烯基硅油的乙烯含量为1-10 mol%;所述的丙烯酸类羟基单体为丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丙酯中的至少一种;所述的溶剂为甲乙酮、丙酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯、甲苯、二甲基甲酰胺、四氢呋喃、二六环、乙二醇甲醚、丙二醇甲醚、乙二醇甲醚醋酸酯、丙二醇甲醚醋酸酯、异丙醇、丙二醇和卤代中的至少一种;
所述的引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异丁酸二甲酯中的至少一种;
封闭固化剂中所述的异氰酸酯类化合物包括甲苯二异氰酸酯、二苯甲烷二异氰酸酯、二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、二甲基联苯二异氰酸酯、多亚甲基多苯基异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、三甲基六亚甲基二异氰酸酯、异氟尔酮二异氰酸酯、1 ,4-环己烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、甲基环己基异氰酸酯、环己烷二亚甲基二异氰酸酯、降片烷二亚甲基异氰酸酯、HDI三聚体中的至少一种。
8.根据权利要求6所述的乙烯基硅油改性树脂油水分离网材料的制备方法,其特征在于:
步骤(1)中所述的乙烯基硅油改性树脂具体由以下方法制备得到:
(1.1)按配方将乙烯基硅油、溶剂和部分引发剂混合并搅拌升温至100-110℃并保温;
(1.2)按配方在1-1.5h内向步骤(1.1)中的混合溶液中滴加甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯、丙烯酸类羟基单体、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯和部分引发剂的混合物,滴加完毕后继续加入剩下的引发剂,然后继续保温反应2 24h;
~
(1.3)反应结束后,降温至室温,加入乳酸中和至pH值为7.2-7.8,即得乙烯基硅油改性树脂;
步骤(1.1)和(1.2)中所述的部分引发剂均独立地指占配方量中引发剂总量的1/6-2/
3,且步骤(1.1)和(1.2)中加入的部分引发剂的总量不超过配方量中引发剂总量;
步骤(1)中所述的封闭固化剂由反应成分和异氰酸酯类化合物在常温反应得到,反应至异氰异酸酯基团反应完全为止,其中反应成分和异氰酸酯类化合物的用量满足反应成分的反应基团与异氰酸酯基团的摩尔比为1-1.2。
9.一种根据权利要求1 8任一项所述的方法制备得到的乙烯基硅油改性树脂油水分离~
网材料。
10.根据权利要求9所述的乙烯基硅油改性树脂油水分离网材料在油水分离中的应用。

说明书全文

一种乙烯基油改性树脂分离网材料及其制备方法和

应用

技术领域

背景技术

[0002] 随着工业及生产生活含油废水的排放和溢油事故的频繁发生,水体油污染越来越受到社会的广泛关注。油水混合物的高效分离已成为一项全世界范围内的、极具挑战性的重大科学技术难题,严重制约着人类生态环境的改善和经济的发展。因此,设计一种具有高效分离效率的油水分离网材料显得尤为重要。

发明内容

[0003] 为了克服上述现有技术的缺点与不足,本发明的首要目的在于提供一种乙烯基硅油改性树脂油水分离网材料的制备方法。
[0004] 本发明另一目的在于提供上述方法制备的乙烯基硅油改性树脂油水分离网材料。
[0005] 本发明再一目的在于提供上述乙烯基硅油改性树脂油水分离网材料在油水分离中的应用。
[0006] 本发明的目的通过下述方案实现:
[0007] 一种乙烯基硅油改性树脂油水分离网材料的制备方法,其特征在于包括以下步骤:
[0008] (1)将乙烯基硅油改性树脂和封闭固化剂分散到水中,制得乙烯基硅油改性树脂的水分散体系;
[0009] (2)将金属网直接接入电泳线作为阴极,另取一片金属片接入电泳线作为阳极,将阳极和阴极同时浸没在装有乙烯基硅油改性树脂的水分散体的电泳槽中进行电泳,电泳结束后用清水冲洗金属网,晾干后经高温固化即得乙烯基硅油改性树脂油水分离网材料。
[0010] 步骤(2)中所述的金属网可以为350-450目的导电金属网,如网、网等;优选为425目的导电金属网。
[0011] 步骤(2)中所述的作为阳极的金属片可以为导电金属片,如铁片,铜片等,作为阳极的金属与阴极的金属可以是同一种金属,也可以不同的金属。
[0012] 步骤(2)中所述的电泳的条件为:槽液温度28±5℃,pH值7.2-7.8,电压10-50伏,电泳时间10-50秒;优选的,步骤(2)中所述的电泳的条件为:槽液温度28℃,pH值7.3,电压15伏,电泳时间15秒。
[0013] 步骤(2)中所述的高温固化的温度为120~180℃,固化时间为10~60分钟;
[0014] 步骤(1)中所述的乙烯基硅油改性树脂的水分散体系中乙烯基硅油改性树脂、封闭固化剂和水的质量比为10-50:10~15:240-260;优选为27:13:260。
[0015] 步骤(1)中所述的乙烯基硅油改性树脂由以下质量份数的原料制备得到:甲基丙烯酸甲酯1-7份,丙烯酸丁酯1-12份,苯乙烯1-5份,丙烯酸类羟基单体1-15份,甲基丙烯酸二甲基乙酯1-7份,乙烯基硅油1-15份,溶剂10-55份,引发剂0.3-0.9份;优选为由以下质量份数的原料制备得到:甲基丙烯酸甲酯5-6份,丙烯酸丁酯7-9份,苯乙烯2-3份,丙烯酸类羟基单体9-12份,甲基丙烯酸二甲氨基乙酯4-5份,乙烯基硅油12-15份,溶剂47-50份,引发剂0.4-0.6份;更优选为由以下质量份数的原料制备得到:甲基丙烯酸甲酯6份,丙烯酸丁酯9份,苯乙烯3份,丙烯酸类羟基单体10份,甲基丙烯酸二甲氨基乙酯5份,乙烯基硅油15份,溶剂50份,引发剂0.6份。
[0016] 乙烯基硅油改性树脂的原料中,所述的乙烯基硅油的乙烯含量为1-10mol%,优选为5mol%;所述的丙烯酸类羟基单体为丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丙酯中的至少一种;所述的溶剂为甲乙、丙酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯、甲苯、二甲基甲酰胺、四氢呋喃、二六环、乙二醇甲醚、丙二醇甲醚、乙二醇甲醚醋酸酯、丙二醇甲醚醋酸酯、异丙醇、丙二醇和卤代等溶剂中的至少一种;所述的引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异丁酸二甲酯中的至少一种。
[0017] 步骤(1)中所述的乙烯基硅油改性树脂具体由以下方法制备得到:
[0018] (1.1)按配方将乙烯基硅油、溶剂和部分引发剂混合并搅拌升温至100-110℃并保温;
[0019] (1.2)按配方在1-1.5h内向步骤(1.1)中的混合溶液中滴加甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯、丙烯酸类羟基单体、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯和部分引发剂的混合物,滴加完毕后继续加入剩下的引发剂,然后继续保温反应2~24h;
[0020] (1.3)反应结束后,降温至室温,加入乳酸中和至pH值为7.2-7.8,即得乙烯基硅油改性树脂;
[0021] 步骤(1.1)和(1.2)中所述的部分引发剂均独立地指占配方量中引发剂总量的1/6-2/3,且步骤(1.1)和(1.2)中加入的部分引发剂的总量不超过配方量中引发剂总量。
[0022] 步骤(1)中所述的封闭固化剂由反应成分和异氰酸酯类化合物在常温反应得到,反应至异氰异酸酯基团反应完全为止,根据反应成分不同,反应时间可为12小时至24小时,反应成分和异氰酸酯类化合物的用量满足反应成分的反应基团与异氰酸酯基团的摩尔比为1-1.2。电泳漆高温固化时,达到解封温度后,封闭固化剂会解封,释放-NCO基团;
[0023] 优选的,封闭固化剂中所述反应成分包括2,6-二甲苯酚、三氟乙醇、三氯乙醇、乙二醇单甲醚、乙二醇单丁醚、丙二酸酯、乙酰乙酸乙酯、环己酮、甲基异丁基酮、甲乙酮肟、四甲基环丁二酮、二甲基吡唑、2-乙基-4-甲基咪唑、N-甲基乙酰胺、乙酰苯胺、亚硫酸氢钠、焦亚硫酸氢钠、二丁基胺、二异丙基胺、哌啶中的至少一种;所述的异氰酸酯类化合物包括甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)、二异氰酸酯(NDI)、对苯二异氰酸酯(PPDI)、二甲基联苯二异氰酸酯(TODI)、多亚甲基多苯基异氰酸酯(PAPI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、三甲基六亚甲基二异氰酸酯(m-TMXDI)、异氟尔酮二异氰酸酯(IPDI)、1,4-环己烷二异氰酸酯(CHDI)、二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)、甲基环己基异氰酸酯(HTDI)、环己烷二亚甲基二异氰酸酯(HXDI)、降片烷二亚甲基异氰酸酯(NB-DI)、HDI三聚体中的至少一种。
[0024] 一种由上述方法制备得到的乙烯基硅油改性树脂油水分离网材料。
[0025] 上述的乙烯基硅油改性树脂油水分离网材料在油水分离中的应用。
[0026] 本发明的机理为:
[0027] 将疏水涂层乙烯基硅油改性树脂和固化剂经电泳技术沉积到金属网表面,经高温固化得到改性的疏水金属网。在分离油水混合物的分离过程时,由于改性金属网的疏水性,水相不能从网孔透过而被截留;而由于改性金属网的亲油性,油相可透过网孔,从而实现油水高效分离。
[0028] 本发明相对于现有技术,具有如下的优点及有益效果:
[0029] (1)电泳沉积法是利用电泳动现象,使带电胶体粒子在外电场作用下定向移动沉积在电极上形成致密微团结构的过程。本发明采用表面电泳沉积法,将乙烯基硅油改性树脂涂覆在金属网表面,得到具有优异油水分离性能的环保网材料。油被网材料选择性地快速地从水中除去,显示出特别高效的油水分离。在各种苛刻环境下处理(酸浸、浸、盐浸)后,制备的网材料对油水混合物的分离效率仍可以保持99.5%以上。可行的制造工艺、低成本的材料和优异的性能使得所制备的油水分离网材料能够大规模制造和大规模应用。
[0030] (2)本发明利用电泳沉积工艺制备油水分离网材料,与传统方法相比,将具有显著优势:可以通过控制电泳时间或控制电压,通过调节单位时间往金属网沉积聚合物的量来调控网材料的孔径和厚度进而调节油水分离效率;过程操作简单,适用于工业化生产;适合各种结构较复杂的五金器件;制得的网材料中聚合物涂层与基底亲和强,具有良好的机械和化学稳定性附图说明
[0031] 图1为实施例1中所使用的阴极材料铁网的扫描电镜SEM示意图;
[0032] 图2为实施例1中制备的乙烯基硅油改性树脂油水分离网材料的SEM图;
[0033] 图3为将实施例1中的电泳时间延长至45s时得到的乙烯基硅油改性树脂油水分离网材料的SEM图;
[0034] 图4为应用实施例中乙烯基硅油改性树脂油水分离网材料的油水分离过程示意图(混合物体积为80毫升,油相为正己烷,体积为30毫升);
[0035] 图5为使用作为阴极的不锈铁网的油水分离过程示意图(混合物体积为80毫升,油相为正己烷,体积为30毫升);
[0036] 图6为应用实施例中乙烯基硅油改性树脂油水分离网材料突破压力实验示意图。

具体实施方式

[0037] 下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细的描述,但本发明的实施方式不限于此。
[0038] 实施例中所用试剂如无特殊说明均可从市场常规购得。
[0039] 实施例1
[0040] 一种乙烯基硅油改性树脂油水分离网材料,具体是通过以下步骤制备得到的:
[0041] (1)取27份乙烯基硅油改性树脂,加入13份封闭固化剂,分散到260份水中,即可得水性乙烯基硅油改性树脂的水分散体。
[0042] (2)将425目数的铁网和铁片在乙醇中超声清洗5分钟,再使用去离子水清洗5分钟,得到表面干净的铁网和铁片。
[0043] (3)将铁网作为阴极,铁片作为阳极,浸泡在步骤(1)中得到的水性乙烯基硅油改性树脂的水分散体电泳槽液中。电泳过程控制参数如下:槽液温度28℃,pH值7.3,电压15V,电泳时间15秒,乙烯基硅油改性树脂和封闭固化剂总固含量13%。
[0044] (4)电泳后用大量流动清水冲洗铁网,晾干后置于160℃高温固化1小时,得到乙烯基硅油改性树脂油水分离网材料。
[0045] 步骤(1)中的乙烯基硅油改性树脂,具体由以下步骤制备得到:
[0046] (1.1)15份乙烯基硅油(5mol%乙烯基),0.2份偶氮二异丁腈,50份乙二醇甲醚醋酸酯混合搅拌升温至100℃并保温。
[0047] (1.2)用1.5小时匀速滴加6份甲基丙烯酸甲酯,9份丙烯酸丁酯,3份苯乙烯,10份甲基丙烯酸羟丙酯,5份甲基丙烯酸二甲氨基乙酯,0.2份偶氮二异丁腈的混合物,滴完后将剩余的偶氮二异丁腈分成两等份,每一小时滴加一份,最后继续保温反应2小时;
[0048] (1.3)降温至室温,加入乳酸中和至pH值为7.6,即得到乙烯基硅油改性树脂。
[0049] 步骤1中所述封闭固化剂由50克HDI三聚体和26克甲乙酮肟反应制得,反应条件为在25℃,将甲乙酮肟缓慢滴入HDI中,并同时搅拌,反应24h。
[0050] 本实施例1中所用的阴极金属网铁网的扫描电镜SEM示意图如图1所示,本实施例1中所得到的乙烯基硅油改性树脂油水分离网材料的SEM图如图2所示,从图1和图2中可以看出,未经电泳沉积过程的铁网表面相对光滑,平均孔径40微米,经过电泳沉积过程处理后,铁网表面覆盖一层均匀的聚合物涂层,涂层厚2-3微米,使得经电泳沉积后的铁网孔径为35微米左右。若继续延长电泳时间至45s,会让金属网孔径直接消失,如图3。使用不同其他目数金属网时,通过控制电泳时间或电压调控网材料的孔径,从而同样可以达到本实施例的分离效果。
[0051] 应用实施例
[0052] (1)乙烯基硅油改性树脂油水分离网材料的油水分离试验
[0053] 步骤1、量取30毫升正己烷和50毫升的水混合,水用染料染红。
[0054] 步骤2、取两个同样的侧面开口的玻璃仪器,侧面开口相对放置,然后将实施例1中制备的乙烯基硅油改性树脂油水分离网材料放置在两个玻璃仪器的侧面开口中间,并用夹子将两个侧面开口的玻璃仪器、乙烯基硅油改性树脂油水分离网材料固定在一起;(具体结构如图4所示)。
[0055] 步骤3、将步骤1所述80毫升的油水混合倒入步骤2所述玻璃仪器左侧,具体油水分离过程示意图如图4所示。从图4中可以看出,油相正己烷会迅速流向玻璃分离器的右侧,而被染色的水相由于乙烯基硅油改性树脂油水分离网材料的疏水作用被截留在玻璃分离器的左侧。当用作为阴极的不锈钢铁网为分离材料时,水就很容易通过玻璃分离器的右侧,如图5所示。
[0056] (2)乙烯基硅油改性树脂油水分离网材料的突破压力实验
[0057] 步骤1、取两个同样的两端开口的玻璃管,将其中一个放置在另一个玻璃管上方,然后将乙烯基硅油改性树脂油水分离网材料固定在上下连接两个玻璃管之间(具体如图6)。
[0058] 步骤2、向上面玻璃管内缓缓倒入去离子水。
[0059] 步骤3、记录去离子水从上玻璃管流入下玻璃管时上玻璃管中去离子水的高度,该高度即为乙烯基硅油改性树脂油水分离网材料能承受的最大水面高度;
[0060] 步骤4、根据公式p=ρgh,其中ρ为水的密度,g为重力加速度,h为最大水面高度,算得该乙烯基硅油改性树脂油水分离网材料突破压力。
[0061] 实施例1中所制备的乙烯基硅油改性树脂油水分离网材料的突破压力分别为686Pa,说明在油水分离过程中,在加入油水混合物时,只要加入的水产生的压强在686Pa以下都可以保证水无法通过乙烯基硅油改性树脂油水分离网材料。
[0062] (3)乙烯基硅油改性树脂油水分离网材料的耐苛刻环境实验
[0063] 步骤1、将本发明实施例1制备的乙烯基硅油改性树脂油水分离网材料分别浸入0.1mol/L HCl、0.1mol/L NaOH、0.1mol/L NaCl溶液。
[0064] 步骤2、每隔12小时取出该乙烯基硅油改性树脂油水分离网材料,测试水接触以及对水/正己烷混合物(水50mL,正己烷30mL)的分离效率。分离效率由公式R(%)=(1-w1/(w1+w2))计算得到,式中,w1和w2分别表示分离过程后滤液中的水和油质量。
[0065] 浸泡24小时后,浸泡0.1mol/L HCl的分离网接触角的为126.4°,分离效率为99.5%;浸泡0.1mol/L NaOH的分离网接触角为126.1°,分离效率为99.8%;浸泡0.1mol/L NaCl接触角为126.4°,分离效率为99.6%。
[0066] 上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。
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