基于EPDM橡胶的高吸油树脂的合成与应用

论文摘要

本文对三元乙丙橡胶（EPDM）/叔丁基苯乙烯（tBS）交联型吸油树脂的结构、吸油性能和压缩力学性能进行了系统理论的研究。为了改善吸油树脂的表面结构，减少交联网的空间位阻，以弥补吸油率低，吸油速率慢和力学性能差等缺陷，本文从分子设计的角度出发，选择了柔性大分子EPDM和刚性小分子tBS为单体，克服了EPDM溶液粘度大、易粘并和对温度变化敏感等问题，以最优比例的明胶、磷酸三钙和十二烷基硫酸钠为分散剂，采用悬浮共聚法合成了颗粒状吸油树脂，并研究了单体、交联剂、引发剂、分散剂、致孔剂、温度和水油比对树脂结构、吸油性能和力学性能的影响。最佳配方及工艺条件为：单体tBS/EPDM=40wt％/60wt％；交联剂DVB的用量是3.0wt％；引发剂BPO的用量是1.0wt％；溶剂体积比：甲苯/环己烷=4/1，用量共为30ml。明胶/磷酸三钙=0.1g/0.05g，搅拌速度为500r/min，水油比为5：1。吸油树脂的最大吸油率为：四氯化碳51.68g/g，氯仿35g/g，环己烷25.83g/g，煤油27.50g/g，甲苯22.8g/g，对甲苯和煤油最大吸油速率为66.64和199.93h-1，而且吸油过程很好地遵守了一级动力学方程。由于EPDM的侧链含有不饱和键，所以有可能引入微弱的化学交联。本文通过双键含量的测定、TLC法、红外光谱分析和DSC分析等一系列方法，发现EPDM的侧链的双键确实参与了化学交联。另外，EPDM是长链大分子，分子链间容易产生物理缠结，这样在强化学交联中引入相对弱的化学交联和物理缠结，形成一种化学交联和物理交联协同作用的网络。加入tBS是为了调节聚合物的力学性能，研究表明，在保证凝胶抗张强度和断裂伸长率不下降的基础上，加入tBS提高了凝胶的抗压强度，这对于吸油树脂的工业应用是非常重要的。为了提高树脂的吸油速率，选择了溶剂致孔的方法，通过SEM研究了良溶剂（甲苯）和非良溶剂（环己烷）对凝胶表面形态的影响，并测试了相应的吸油性能和力学性能。研究表明，良溶剂甲苯含量越大，树脂的平均孔径越小，吸油速率越小，抗张强度和断裂伸长率越大，当良溶剂甲苯/非良溶剂环己烷=4/1时，树脂的孔径形状大小最佳，吸油率最大，力学性能最佳。针对目前有机合成的吸油材料的难降解性、焚烧成本高和填埋占土地等问题，为了方便吸油后的树脂回收，本文结合磁分离回收技术，在聚合中引入了油酸改性的磁性粒子Fe3O4。研究发现，磁性粒子的加入虽然提高了吸油树脂的力学性能，却使其吸油性能变差。此外，本文还将吸油树脂应用到水体中环境激素苯乙烯（styrene）的处理和气体SO2的吸附。结果表明，静态和动态去除效率最大分别为99.47％和96.25％，利用乙二胺改性可以增加树脂对SO2吸附量，最高可达680mg/g

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章. 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 课题的研究背景
• 1.2.1 油污染来源及危害
• 1.2.2 油污染的处理方法
• 1.3 吸油材料的种类和研究状况
• 1.3.1 吸油材料的种类
• 1.3.2 高吸油树脂的研究状况究状况
• 1.4 高吸油树脂的交联方式及结构
• 1.5 高吸油树脂的吸油理论和吸油性能的影响因素
• 1.5.1 高吸油性树脂的吸油机理
• 1.5.2 影响高吸油树脂吸油性能的因素
• 1.6 本课题研究目的与意义
• 第二章. 高吸油树脂的合成及性能研究
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 原料的选择
• 2.2.2 实验方法的确定
• 2.2.3 测试方法
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 聚合单体对吸油性能的影响
• 2.3.2 交联剂用量对吸油性能的影响
• 2.3.3 引发剂对吸油性能的影响
• 2.3.4 溶剂对吸油性能的影响
• 2.3.5 反应温度、时间及水油比对吸油性能的影响
• 2.3.6 搅拌强度和分散剂对对吸油性能的影响
• 2.3.7 磁性粒子填充和油品性质对吸油性能的影响
• 2.4 本章小结
• 第三章. 吸油树脂的结构和力学性能研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 FTIR测试
• 3.2.2 扫描电子显微镜（SEM）
• 3.2.3 差热分析（DSC）
• 3.2.4 力学压缩性能测试
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 吸油树脂的FTIR分析
• 3.3.2 吸油树脂的玻璃化转变分析
• 3.3.3 吸油树脂的表面形态结构
• 3.3.4 吸油树脂的压缩力学性能
• 3.4 本章小结
• 第四章.高吸油树脂的吸油动力学研究
• 4.1 引言
• 4.2 吸油动力学理论
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 化学交联剂用量对吸油速率的影响
• 4.3.2 溶剂对吸油速率的影响
• 4.3.3 水油比对吸油速率的影响
• 4.3.4 磁性粒子填充物的影响
• 4.3.5 分散剂用量和搅拌速度的影响
• 4.4 本章小结
• 第五章.吸油树脂处理苯乙烯废水的应用
• 5.1 引言
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 苯乙烯废水静态处理实验
• 5.2.2 苯乙烯废水动态处理实验
• 5.2.3 苯乙烯废水处理计算公式
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 工作曲线
• 5.3.2 苯乙烯浓度对处理效率的影响
• 5.3.3 处理时间的影响
• 5.3.4 进水流速的影响
• 5.4 本章小结
• 2气体的吸附应用'>第六章.吸油树脂对SO₂气体的吸附应用
• 6.1 引言
• 6.2 实验部分
• 6.2.1 多孔吸油树脂的胺化改性和碳化处理
• 2性能检测'>6.2.2 产品吸附SO₂性能检测
• 6.3 结果与讨论
• 2吸附量的影响'>6.3.1 乙二胺用量对SO₂吸附量的影响
• 2吸附量的影响'>6.3.2 致孔剂对SO₂吸附量的影响
• 6.4 本章小结
• 第七章.结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学位论文
• 致谢