魏 媛,廖肃然,杨瑞丽

(河南工程学院 材料与化学工程学院，河南 郑州 450007)

近年来，有机溶剂类泄漏事故时有发生，如2005年11月吉林石化公司双苯厂一车间发生爆炸，约100吨苯类物质流入松花江，造成了江水严重污染，沿岸数百万居民的生活受到影响[1]。2016年5月，呼和浩特市一辆罐车和自卸车相撞导致苯泄漏[2]，像其他油品如油罐车泄漏也时有发生，因此需要开发对有机溶剂类有较好吸收作用的材料来处理突发事故，减少对人民群众生活的危害，保护生态环境。吸油树脂是通过亲油性单体制备得到的低交联度聚合物，是一种溶胀型的功能高分子材料。具备吸油种类多、吸油时不吸水、受压时不漏油及易储藏易运输等优点，是传统吸油产品理想的替代材料[3]。

1 实验部分

1.1 药品

苯乙烯(S)，天津市化学试剂一厂；甲基丙烯酸十二酯(DDMA)，梯希爱(上海)化成工业发展有限公司；二乙烯苯，Alfa Aesar; 十二烷基苯磺酸钠，天津市福晨化学试剂厂；明胶，郑州市化学试剂三厂；偶氮二异丁氰，北京北化精细化学品有限责任公司；93#汽油、柴油和豆油，市售。

1.2 DDMA/S树脂的合成

在装有回流冷凝器的三口瓶中加入一定量的蒸馏水、明胶和十二烷基苯磺酸钠，边搅拌边升温到60℃，观察分散剂完全溶解后，将DDMA和S分别按1∶10、1∶4、3∶7、2∶3的质量配比加入搅拌后，加入适量偶氮二异丁氰及二乙烯苯，升温到70～85℃，反应8～12个小时，得到粒状聚合物，取出抽滤、水洗，烘干。

1.3 红外测试

利用 NICOLET 6700 型红外光谱仪(ATR 模式)，对合成的粒状树脂进行扫描，分辨率4 cm-1，扫描64次。

1.4 DDMA/S树脂吸油率的测试

准确称取1g左右干燥过的树脂置入自制的金属网中，浸入到待测油品中，定时取出，滴淌1～2 min后称重，然后再浸入油品中，连续测定直至质量稳定，得到系列数据。依据(1)式计算吸油树脂的吸油率(g/g)。

(1)

2 结果与分析

DDMA/S树脂的合成采用悬浮聚合法，二种单体分别按1∶10、1∶4、3∶7、2∶3的质量配比制备了四种共聚物，其红外图谱见图1。

图1 DDMA/S树脂的红外图(a:1∶10,b:1∶4,c:3∶7,d:2∶3)

图1显示四个谱图的形状相似，其中3080、3059、3025cm-1附近的峰为苯环C-H伸缩振动和骨架振动倍频带的贡献[4-5]，1601、1492 cm-1附近的峰为苯环骨架振动特征吸收，757、696 cm-1附近的峰分别为单取代苯环五个H的面外弯曲振动和苯环骨架面外弯曲振动，说明共聚物中含有单取代苯结构[6]。2920、2850 cm-1左右的峰分别代表-CH2-的反对称伸缩振动吸收和对称伸缩振动吸收，1722 cm-1处为C=O的伸缩振动特征吸收峰，1452 cm-1峰代表-CH2-的对称弯曲振动吸收，1376 cm-1弱吸收为-CH3的对称弯曲振动特征吸收，说明甲基含量较少。1179、1028 cm-1处的吸收为酯基中的C-O-C伸缩振动峰[4]，说明丙烯酸酯结构单元的存在，即所得产物为共聚物。

因为共聚物结构相似，共聚物中二种结构单元都含有次甲基，红外曲线中以2920 cm-1-CH2-的反对称伸缩振动吸收的吸光度为标准，评价其他特征吸收的的强度Xi，见式(2)。

(2)

Ai分别代表C=O吸光度AC=O、苯环在1601 cm-1附近骨架振动吸光度Aф1601以及苯环在757 cm-1附近的面外弯曲振动的吸光度Aф757，数据见表1。

表1 不同组成共聚物的红外特征吸收

由表1看出，随着单体组成比mDDMA/mS从1∶10、1∶4到2∶3，共聚物中DDMA含量逐步增大，反映在羰基含量逐步增多，羰基的吸收强度XC=O由0.7011升到0.8064，基本符合变化关系；S含量降低，苯环的骨架振动强度Xф1601由0.6959降到0.4376，面外弯曲振动强度Xф757由2.0136降到1.0007，符合组成变化规律，说明体系中苯乙烯和DDMA进行了有效的作用。

表2给出树脂对不同油品的吸收情况，显示吸油树脂对不同油品的吸收能力差别很大，对甲苯和汽油的吸油效果较好，豆油和柴油的吸收较差。吸油树脂是由几种单体构成的低交联度共聚物，分子间具有三维交联网状结构，内部有一定孔隙，通过大分子链上大量的亲油基团和油剂分子的溶剂化作用使树脂发生膨胀[7]，从而达到吸油的目的。而不同油品其吸油能力不同，与油品的极性、给电子能力及粘度有关，一般而言，黏度越小的油品越容易被树脂吸收，并渗透进入高分子的聚合网络之中[8]，另外还与油品的分子尺寸有关。

表2看出，DDMA/S树脂随着DDMA含量的增加，树脂对油品的吸油能力增大，主要是由于DDMA单元酯链结构的长链烷基提供了较大的自由体积。且当单体组成为2∶3时，树脂对甲苯的吸油率最高，为9.5386 g/g。树脂对汽油、柴油的吸油率次之，对豆油的吸油能力最差，仅仅1.2634 g/g。可能是合成的吸油树脂属于弱极性、弱给电子聚合物，而甲苯为弱极性、亲电子溶剂，极性相近，亲电子能力相反，故吸油率较高。汽油、柴油极性更弱，本身不亲电子，故吸油率都较小，柴油的分子尺寸、粘度都比汽油大，故树脂对汽油的吸油率较柴油好，为7.0153 g/g。树脂对豆油的吸油率最低，因豆油主要成分为脂肪酸甘油酯，分子尺寸更大，属于弱极性、弱给电子结构，粘度也最大。

表2 不同的单体组成树脂的吸油率

3 结论

采用悬浮聚合法合成了DDMA/S树脂，利用FTIR对合成树脂的组成与特征吸收强度进行分析，表明合成的有效性。通过树脂的吸油性能比较发现，该类树脂的吸油能力随着树脂中DDMA含量增加而增加，且对油品的吸油能力为甲苯>汽油>柴油>豆油，当DDMA/S树脂单体组成为2∶3时，对甲苯和汽油的吸油率分别为9.5386g/g和7.0153g/g，说明该树脂更适宜于对这二种油品的吸收。