[发明专利]一种纳米四氧化三铁接枝聚苯乙烯复合材料和制备方法

说明书

本发明涉及吸油材料技术领域，且公开了一种纳米四氧化三铁接枝聚苯乙烯复合材料，聚苯乙烯是一种密度很低的疏水亲油材料，吸附效果优良，有着很强的亲油性，纳米四氧化三铁是一种磁性材料，同时具有很大的磁响应性，表面含有大量的羟基，且比表面积大，能够很好的与聚苯乙烯结合，同时磁性特征，能够很好的实现回收循环使用，在合成过程中，纳米四氧化三铁表面含有的大量‑OH与氯化亚砜发生氯化反应，氯化后，表面引入‑Cl基团，在叔丁基过氧化氢的作用下，引入过氧基官能团，热分解产生过氧自由基，活性的过氧自由基引发苯乙烯单体在纳米四氧化三铁表面原位交联聚合，达到吸油溶胀和油分离的效果。

技术领域

本发明涉及吸油材料技术领域，具体为一种纳米四氧化三铁接枝聚苯乙烯复合材料和制备方法。

背景技术

近年来，城市化和工业化进程加快，工业油污染和海上溢油等造成了严重的水污染，这种类型的水污染范围很广泛，在很大程度上影响着生态水环境和人类的健康，而且处理的难度较大，费用也很高，为解决这方面的问题，研究者提出来很多解决方案，常见的有燃烧法、吸附法、化学降解等方法，实际生产应用中，经济适用的措施通常是化学吸附的方法，因此，高效廉价的吸油材料受到广泛关注。

目前有大量的吸附材料用于油水分离，常见的材料包括无机矿物纳米材料、碳素纤维等材料，但是这些材料在很大程度上吸水，会造成很大的二次污染，且不利于循环使用，而开发的改性材料，通过材料本身所具有的疏水基团，达到疏水效果，常见的有氧化石墨烯、碳纳米管、聚合物等，聚苯乙烯作为一种常见的吸附材料，化学性质很稳定，同时是一种低密度的疏水亲油的材料，吸附效果优良，是一种很好的基体材料，而纳米无机材料，由于价格低廉，通常有着大的比表面积，经过疏水亲油处理后，能够修饰其它材料，常见的有纳米二氧化硅，纳米二氧化钛、纳米四氧化三铁等，纳米四氧化三铁作为一种磁性材料，纳米尺寸很小，达到了纳米尺寸效应，接枝得到的复合材料，比表面积大，润湿角大，同时具有磁响应性，能够得到一种尺寸小且粒径分布小的化学稳定性好的材料，有着更高的选择性和分离性，能够很好的实现水油分离。

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种纳米四氧化三铁接枝聚苯乙烯复合材料和制备方法，针对现有吸附材料吸附率低的缺点，开发具有更高的吸油率的绿色环保复合材料。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种纳米四氧化三铁接枝聚苯乙烯复合材料，所述纳米四氧化三铁接枝聚苯乙烯复合材料的制备方法包括以下步骤：

(1)向反应瓶中加入甲苯溶剂和纳米四氧化三铁，超声分散，再加入氯化亚砜，搅拌进行氯化反应，分离，洗涤，得到氯化纳米四氧化三铁；

(2)向反应瓶中加入氯化纳米四氧化三铁和二氧六环溶剂、超声分散，再加入叔丁基过氧化氢，在氮气氛围中反应，分离，洗涤，得到过氧化纳米四氧化三铁；

(3)向反应瓶中加入去离子水溶剂，再加入过氧化纳米四氧化三铁、苯乙烯和二乙烯基苯，超声乳化，进行聚合反应，再加入致孔剂甲苯溶剂进行致孔，分离并洗涤得到疏水多孔的纳米四氧化三铁接枝聚苯乙烯复合材料。

优选的，所述步骤(1)中纳米四氧化三铁和氯化亚砜的质量比为10:40-45。

优选的，所述步骤(1)中氯化反应的温度为20-35℃，反应时间为2-4h。

优选的，所述步骤(2)氯化纳米四氧化三铁和叔丁基过氧化氢的质量比为10:110-135。

优选的，所述步骤(2)中反应温度为30-45℃，反应时间为1-3h。

优选的，所述步骤(3)中过氧化纳米四氧化三铁、苯乙烯和二乙烯基苯质量比为3-8:100:6-10。

优选的，所述步骤(3)中聚合反应的温度为85-95℃，反应时间为3-5h。