[发明专利]一种聚砜/天然纤维复合吸油材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合吸油材料，具体涉及一种聚砜/天然纤维复合吸油材料及其制备方法，主要用于处理油类泄漏造成的污染，属于复合材料技术领域及环境保护技术领域。

背景技术

海洋，是人类生存和可持续发展的战略基地，但全球范围内海上油类泄漏事故却接连发生，并可能通过物理窒息和毒性反应对海洋生态系统以及受污染海岸线附近的人类造成严重的影响。海上漏油是一种量大面广且危害严重的污染源，目前的处理方法包括物理法、化学法和生物法三大类，其中，利用吸油材料将水中的油收集起来转为固体或半固体的形式用于后续进一步处理，被认为是一种非常经济有效的海洋漏油处理方法。

目前，吸油材料主要包括以下三类：无机矿物材料、有机合成材料和天然有机材料。无机矿物类吸油材料存在浮力差、成型难、吸油能力低、油水选择性差等问题。有机合成吸油材料种类繁多，但制备繁琐、成本偏高，生物降解性差、不适宜大规模生产。近年来的研究发现，一些天然植物纤维比典型的有机合成纤维对油类有更高的吸收量，且成本低廉、生物相容性好。牛角瓜纤维从牛角瓜果实中获得，是一种新型的天然植物纤维，有高达90%的中空度，表面蜡质含量远高于其他天然植物纤维。作为一种新型的天然植物纤维，牛角瓜纤维表面含有的丰富蜡质和大中空结构使其具有优异的疏水亲油性，有足够的潜力应用于海上漏油及含油废水的处理。然而，天然牛角瓜纤维是由大量松散的纤维束组成，机械性能较差，不利于加工成型，应用范围受到限制。

CN 106334543 A公开了一种三维多孔吸油材料的制备方法，该方法是将聚乳酸与天然纤维结合，制备一种高孔隙率、快速吸油且可生物降解的吸油材料。然而，聚乳酸对温度比较敏感，材料脆性很大，加工条件相对苛刻。与聚乳酸相比，聚砜具有优良的刚性和韧性，耐高温，耐热氧化，耐化学溶剂，无毒，易加工成型。因此，将聚砜与牛角瓜结合制备一种复合材料，用以解决牛角瓜纤维作为吸油材料在机械性能和加工成型方面的不足。

发明内容

本发明的目的是提供一种聚砜/天然纤维复合吸油材料的制备方法。

一、聚砜/天然纤维复合吸油材料的制备

本发明的聚砜/天然纤维复合吸油材料的制备，是将天然纤维于聚砜溶液中浸泡1~60 min，分离，用水溶剂置换，再用水和乙醇依次洗涤，干燥，即得。

所述聚砜溶液中，聚砜为双酚A聚砜、聚苯砜和聚醚砜中的一种，溶剂为二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、乙二醇甲醚、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、四甲基亚砜、三氯甲烷中的一种；聚砜溶液的浓度为2~30 wt%。

所述天然纤维为牛角瓜纤维或/和木棉纤维，其中牛角瓜纤维可为原始牛角瓜纤维，也可以是酸、碱、盐、有机溶剂、氧化、硅烷改性的牛角瓜纤维。聚砜与天然纤维的质量比为20:1~0.5:1，优先10:1~1:1。

所述溶剂置换为：将吸附聚砜的天然纤维浸没在水溶液中，搅拌，分离，浸没在水溶液中搅拌，分离，循环2~5次，每次1~12 h。水溶剂为蒸馏水、自来水或盐水。

使用形状可通过模具控制，也可制备成大块后剪裁控制。

牛角瓜纤维纵向外观呈圆柱形且表面光滑，没有卷曲或转曲；横截面几近圆形，纤维壁很薄，中空度可达90%；牛角瓜纤维表面富含植物蜡质，具有优异的疏水亲油效果。因此，牛角瓜纤维对不同油类均有很好的亲和性，并能提供大量空间将油类贮于纤维的空腔内，展现出优良的吸油效果。然而，天然牛角瓜纤维是由大量松散的纤维束组成，纤维与纤维之间缺少抱合力，使其机械性能较差，不利于加工成型。聚砜属于一种热塑性工程塑料，无毒，力学性能优异，易加工成型，且对一般酸、碱、盐、醇、脂肪烃等稳定。基于此，本发明将聚砜与牛角瓜的优势结合开发出一种复合材料，牛角瓜纤维的独特结构使得所得材料对油类展现出良好的吸油性质，聚砜的引入则赋予所得材料良好的机械加工性能。

二、聚砜/天然纤维复合吸油材料的性能

1、吸油能力

测试方法：称取50 mg复合材料浸于40 mL油中；在不同的时间间隔将复合材料从油中分离，转移至不锈钢筛网，静置滴淌5 min。每个样品重复实验3次。复合材料的吸油效果Q (%)按公式（1）计算:

式中，m₀ –复合材料吸油前质量（g）；m_f–复合材料吸油后质量（g）。

测试结果：对豆油可在10s内达到吸收平衡，最大吸收量为1056%。

2、生物降解性