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疏水亲油有机无机复合乳液的制备及其在油水分离滤纸的应用研究

徐桂龙  
【摘要】:随着现代汽车工业的飞速发展和政策法规对汽车尾气排放的要求越来越严格,汽车对燃油的品质要求也越来越高。燃油对发动机的正常运转起着决定性的作用,其品质的优劣直接影响到发动机的工作状态和汽车行驶性能。水是油液中最为普遍的污染物,是导致油液品质下降的主要原因,并且直接威胁到汽车元件和系统的安全运行。因此,高效的脱水技术对提高燃油品质,乃至对整个汽车行业的发展具有重要意义。在众多的油水分离技术中,聚结分离因其处理量大、造价低等优点而得到广泛应用,其分离机理是利用油水两相表面能的差异,采用具有表面疏水亲油的多孔料制成分离滤芯,可使油液顺利通过,而水滴被有效地被拦截在滤芯外面,从而实现高效脱水。植物纤维基材过滤滤纸由于存在着质地轻、成本低、体积小等优点而成为汽车发动机滤清器中最常用的分离介质。本课题旨在制备一种具有优良疏水亲油性能的水性树脂,通过有机无机复合的方法制备高效的油水分离树脂并应用于滤纸浸渍,在给予滤纸以高效的油水分离性能同时,大大提高了滤纸强度性能与使用寿命。为此,本文主要工作内容如下: 首先,考察了聚合工艺、缓冲剂用量、乳化剂用量及配比、引发剂用量、搅拌速度等因素对苯丙乳液聚合过程稳定性的影响;研究共聚物玻璃化转变温度,功能单体AA(丙烯酸),交联单体N-MA(N-羟甲基丙烯酰胺)对浸渍乳液后滤纸强度性能的影响。结果表明,通过工艺的优化,可以制备具有优良的Ca2+、离心和机械稳定性的苯丙乳液。苯丙乳液浸渍后的滤纸具有优良的耐破度、挺度、抗张强度和抗水性等性能,乳液成膜后包裹在纤维表面以及纤维的交织点,并未堵塞纤维孔隙,保持滤纸优良的过滤性能。 在苯丙乳液体系的基础上,制备了以苯丙共聚物为核、含氟共聚物为壳的核壳结构含氟苯丙乳液。考察了氟单体种类、核壳单体质量比例、壳单体有机氟含量和丙烯酸十八酯对制备乳液涂膜疏水亲油性的影响。结果表明,选用氟碳链链长为6的含氟单体、核壳单体比例为8:2且和壳单体有机氟含量为40.0wt%时,制备的共聚物涂膜具有较好的疏水亲油性,丙烯酸十八酯参与共聚有利于提高共聚物乳液涂膜的亲油性。 研究乳化剂体系和交联体系对制备乳液乳胶粒形貌和乳液涂膜润湿性能的影响。发现在实验条件下,聚合型乳化剂制备的乳胶粒呈现核壳结构,而常规烷烃乳化剂制备乳液乳胶粒呈现雪人型结构,核壳结构的乳液涂膜比雪人型结构的乳液涂膜具有更优良的疏水性;分子内交联的方法有利于乳液聚合过程中形成正相的核壳结构乳胶粒,同时可以抑制共聚物涂膜处在极性条件下,非极性基团向涂膜内部迁移的趋势,从而保持氟聚合物涂膜优异的表面疏水性质。利用氟硅共聚合共迁移的特性,将有机硅单体参与共聚,进一步提高共聚物涂膜的性能。考察乳液成膜温度和涂膜后处理方法对乳液涂膜表面润湿性能的影响,发现乳液在80℃成膜,再经过165℃退火处理后涂膜具有优良的疏水性。将制备的氟硅改性苯丙乳液应用于滤纸浸渍,并研究其油水分离过程,发现油水分离精度随着滤纸疏水亲油性的提高而提高,油水分离效率最高可以达到98.5wt%。 采用溶剂凝胶法,以TEOS(正硅酸乙酯)和MTES(甲基三乙氧基硅烷)为前躯体制备疏水SiO_2溶胶。发现SiO_2溶胶在陈化过程中,纳米SiO_2粒子由于自组装作用发生团簇,然后形成具有微米-纳米双微观结构的草莓状SiO_2粒子。通过调节SiO_2溶胶的陈化时间可控制SiO_2粒子形貌,对SiO_2粒子表面进行改性,可使SiO_2粒子形貌保持长期稳定。利用WCA(水接触角)、AFM(原子力显微镜)和SEM(扫描电镜)等测试手段来表征SiO_2粒子涂膜表面微观结构、表面粗糙度和疏水性能之间的关系。结果表明:草莓状SiO_2粒子涂膜具有超疏水/超亲油性能,这是由于疏水草莓状粒子所具有的特殊纳米-微米多微观尺度结构,使粒子涂膜的润湿行为服从Cassie润湿行为。将氟硅改性苯丙乳液与草莓状SiO_2粒子共同应用于过滤滤纸,当SiO_2粒子的质量比例达到树脂的50.0wt%时,浸渍滤纸可以达到超疏水/超亲油性能,油水分离效果最高可达99.5wt%。 以阳离子乳化剂CTAB(十六烷基三甲基溴化铵)与非离子乳化剂OP-10(辛基酚聚氧乙烯醚)为复合乳化剂体系制备普通阳离子乳液。通过阳离子水溶性单体DMC(甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵)与增溶剂乙醇的共同作用制备无皂阳离子乳液。通过调节体系pH值控制乳液和nano-SiO_2粒子的(?)电位处于适当的范围,利用乳胶粒和nano-SiO_2粒子之间的相反电荷的静电自组装作用形成有机无机复合乳液。结果表明:普通阳离子乳液和nano-SiO_2粒子的复合体系由于两相对乳化剂的吸附竞争,造成乳胶粒表面乳化剂平衡被破坏,复合体系不稳定。无皂阳离子乳液与nano-SiO_2粒子之间则可以通过两相间静电自组装和羟基缩合作用,得到稳定的有机无机复合乳液。有机无机复合乳液成膜后,nano-SiO_2粒子能够凸显在涂膜表面,形成纳米粗糙形貌。过滤滤纸经有机无机复合乳液浸渍后,滤纸表面呈现双微观粗糙结构,赋予滤纸超疏水/超亲油性能,油水分离率可以高达99.6wt%。


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1 邬曼君;;脂肪酸是表面活性剂通用的和可持续供应的原料[J];中国洗涤用品工业;2001年04期
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11 谢艳,包华辉;Fe_2O_3/TiO_2核壳结构纳米粒子的制备和表征[J];浙江化工;2005年10期
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1 徐桂龙;疏水亲油有机无机复合乳液的制备及其在油水分离滤纸的应用研究[D];华南理工大学;2011年
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1 姜恩;我国成功制备出核壳结构的碳纳米管[N];科技日报;2009年
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