聚乳酸基三维多孔吸油材料的制备与研究

发布时间：2020-01-22 14:25

【摘要】：随着全球经济的快速发展,工业含油污废水,生活废水以及海洋石油泄漏等造成的油污染问题越来越严重,对环境和人类健康的危害越来越大。而目前广泛用于油污处理的材料有聚丙烯熔喷布以及合成高分子如聚氨酯等经过发泡成型工艺制备而成的多孔材料,这些材料具有较好的吸油性性能,但是不可降解,在油污处理的过程中本身易污染,重复使用性差,不利于生态环境。因此本论文立足于成本低廉、工艺简单且可实现快速吸油的环保材料的开发,选择可生物降解的生物基高分子材料——聚乳酸(PLA)和可降解且来源广泛的天然木棉纤维作为主要原料,采用不良溶剂诱导液-液相分离成多孔材料的方法,在室温环境下真空干燥制备三维多孔材料。并通过SEM、FTIR、DSC等测试方法来表征材料的物理性能,通过一系列吸油指标的测试来表征材料吸油性能,主要对以下内容进行了研究与分析:(1)研究了聚乳酸多孔材料相分离成型工艺。成型过程中不良溶剂的比例、聚乳酸浓度、相分离温度都会对孔径结构有影响,且低温低浓度条件下,密度低,孔隙率高,吸油速率快。通过接触角测试,当一滴5ul的水滴在材料表面上,呈现的接触约大小为130°;当一滴5ul的油滴在材料的表面上,迅速铺展开,呈现的接触角大小约为0°,表现出较好亲油疏水的性能。(2)通过添加木棉纤维,制备了聚乳酸/木棉纤维复合多孔材料,研究了木棉纤维对材料吸油性能的影响。根据聚乳酸浓度不同,添加不同含量的木棉纤维,实验结果显示加入木棉纤维促进了聚乳酸结晶,在吸油性能方面也有积极作用,促进了吸油速率及吸油倍率的增加,与此同时聚乳酸/木棉纤维复合之后形成的多孔材料孔隙率有所下降。(3)通过添加无机盐,制备了聚乳酸/木棉纤维/盐淅沥多孔材料;以及添加聚己内酯,制备了聚乳酸/聚己内酯多孔材料,研究了材料的孔径和弹性对吸油性能的影响。通过SEM表征,能够明显的看出孔径增大了,并且在大孔壁上还有很多尺寸较小的通孔结构,聚乳酸/木棉纤维/盐淅沥多孔材料表现出较快的吸油速率,及较大的吸油倍率,高达12g/g~17g/g;木棉纤维同时也起了增强体的作用,使得材料重复多次使用后的形态保持较好,重复使用率较高,且使用后可以生物降解,对环境无污染。此外聚己内酯与聚乳酸共混后,材料的弹性性能还有待进一步改善。
【图文】：

流程图,吸油材料,聚乳酸,流程图

平 ME104E 梅特勒-托利多称重设力搅拌器 MS-H-ProT 南京崇恩仪器设床） HY-4A 金坛市华城润华泵 V-1280SV 上海飞越实验仪微镜 JSM-5600LV 日本 J仪（FTIR） Spectrum Two PerkinElmer（珀热仪 DSC 4000 铂金埃尔默仪器（量仪 OCA15EC 德国 Dataphysic维多孔材料的制备质量的聚乳酸颗粒溶解于装有二氯甲烷的玻璃瓶中转速在磁力搅拌器上搅拌 2h，配制成不同浓度的聚速下，用移液枪逐滴滴加不良溶剂正己烷至溶液由发生相分离，静置 24h，取出，使用无水甲醇在摇件下，真空干燥 24h即可，流程图如图 2-1，成型如表 2-3。

聚乳酸,多孔材料,倍数,接触角

图 2-2 不同浓度聚乳酸多孔材料不同倍数下的 SEM（A1 7%，，×1000，A2 7%，×2000；B1 10%，×1000，B2 10%，×2000；C1 13%，×1000，C2 13%，×2000；D1 15%，×1000，D2 15%，×2000；E1 17%，×1000，E2 ，×2000；F1 19%，×1000，F219%，×2000）2.4.3 接触角测试接触角反映的是液体与固体接触时浸润情况，图 2-3 接触角测试结果显示，相分离聚乳酸多孔材料的表面是凹凸不平的，根据浸润性特点，粗糙的结构有利于材料拒水亲油。图 2-3a 表征的是水接触角，在室温条件下，水接触角约为128.4°，大于 90°，表现出较好的拒水性能。图 2-3b 表征的是油接触角，当一滴油滴在表面上，迅速铺展开，接触角几乎为 0°，表现出良好的亲油性能。
【学位授予单位】：东华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TQ317;TB34

【参考文献】