亚麻废弃物吸油材料及其制备方法和非织造吸油毡.pdf

本发明属于功能性纺织品技术领域，具体涉及亚麻废弃物吸油材料及其制备方法和非织造吸油毡。该亚麻废弃物吸油材料包括亲油改性的亚麻纤维，亚麻纤维来自亚麻废弃物。其制备方法为采用化学接枝法对亚麻纤维进行亲油疏水改性。由该亚麻废弃物吸油材料和涤纶纤维制成的非织造吸油毡具有高效、快速的吸油能力，且能多次重复使用，实现了以废治污的目的。

权利要求书
1.  一种亚麻废弃物吸油材料，其特征在于，所述亚麻废弃物吸油材料包括亲油改性的亚麻纤维，所述亚麻纤维来自亚麻废弃物。

2.  根据权利要求1所述的亚麻废弃物吸油材料，其特征在于，所述亲油改性的亚麻纤维为接枝苯乙烯的亚麻纤维。

3.  一种亚麻废弃物吸油材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，亚麻废弃物预处理
将亚麻废弃物依次经过清洗、烘干、紫外线辐射消毒处理，然后将其切割并充分开松为亚麻纤维；
步骤二，制备亚麻废弃物吸油材料
首先进行所述亚麻纤维活化处理，其次进行苯乙烯单体的预处理，然后将活化处理的亚麻纤维加入反应容器，升温至反应温度，再依次加入引发剂和预处理过的苯乙烯单体，恒温反应至聚合反应结束，最后分别用水和无水乙醇洗涤反应产物，干燥至恒重即得所述亚麻废弃物吸油材料。

4.  根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤二所述亚麻纤维活化处理采用低温等离子体活化技术，其处理压强为30-40Pa，处理时间为70-90s，处理介质为空气。

5.  根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤二所述苯乙烯单体的预处理包括以下步骤：将苯乙烯单体放在分液漏斗中，用质量浓度为5％的氢氧化钠溶液洗涤，然后用蒸馏水洗涤到水层为中性为止，最后收集洗涤后的苯乙烯单体干燥去除水分。

6.  根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述活化处理的亚麻 纤维、预处理过的苯乙烯单体的质量比为1:2～1:4。

7.  根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述引发剂为过氧化苯甲酰。

8.  根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述反应温度为70-80℃。

9.  根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述苯乙烯单体和氢氧化钠溶液的体积比为1:5～1:10。

10.  一种非织造吸油毡，其特征在于，至少由权利要求1所述的亚麻废弃物吸油材料和涤纶纤维制成；其制备方法包括以下步骤：将上述亚麻废弃物吸油材料与涤纶纤维混合，并依次经开松工艺、梳理工艺制成纤维网；将所述纤维网喂入针刺机中经加固制成非织造布，即得到所述非织造吸油毡。

说明书亚麻废弃物吸油材料及其制备方法和非织造吸油毡
技术领域
本发明属于功能性纺织品技术领域，具体涉及亚麻废弃物吸油材料及其制备方法和非织造吸油毡。
背景技术
随着工业、世界贸易和海洋石油开采的迅猛发展，工业含油污水泄漏和排放、海损事故和平台漏油等现象的发生使水体造成严重的污染，破坏水产资源，严重影响人类生存环境，利用吸油材料吸附和回收废油是解决油污染的重要手段。
目前，常用的吸油材料有3类。一是无机类吸油材料，主要有石墨、活性炭、膨润土、粉煤灰等，这类材料相对便宜,但吸油量小，保油率差，吸油同时也吸水。二是合成有机类吸油材料，应用最多的是高吸油性树脂,这类材料具有吸油速度快、吸油率高、保油能力强等优点，但价格昂贵，且使用后生物降解困难，增加了环境的负荷，会造成二次污染。三是天然纤维类吸油材料，主要有木棉纤维、蒲绒纤维、竹浆纤维、农作物秸秆、棉纤维、羊毛等，这类材料可生物降解，无毒无污染，绿色环保，且来源广泛，但如果不对其进行亲油疏水改性处理，吸油的同时也会吸水，水占据大量藏油空间，会限制材料的吸油能力。
我国是世界上最大的亚麻纺织品生产国，2012年亚麻纺规模为110万锭，亚麻产品涉及服用、装饰用和产业用等众多领域，每年产生大量的亚麻废弃 物，主要包括亚麻落麻和废弃的亚麻制品。目前绝大多数的亚麻废弃物通过土壤掩埋或焚烧处理，造成严重的环境污染和资源浪费，即使有少量亚麻废弃物被回收，其再利用领域也十分有限。
亚麻属于天然纤维类吸油材料，相比其他吸油材料，亚麻废弃物来源广泛，价格低廉，可生物降解，但其分子结构中存在大量羟基，具有很高的亲水性，限制了其吸油性能及在吸油产品中的应用。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明的目的是提供亚麻废弃物吸油材料及其制备方法和非织造吸油毡，该吸油材料成本低廉，制备简单，吸油性能高，用其制成的吸油毡具备高效、快速的吸油能力，且能重复多次使用。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现。
(一)一种亚麻废弃物吸油材料，其特征在于，所述吸油材料包括亲油改性的亚麻纤维，所述亚麻纤维来自亚麻废弃物。
所述亲油改性的亚麻纤维为接枝苯乙烯的亚麻纤维。
(二)上述亚麻废弃物吸油材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，亚麻废弃物预处理
将亚麻废弃物依次经过清洗、烘干、紫外线辐射消毒处理，然后将其切割并充分开松为亚麻纤维；
步骤二，制备亚麻废弃物吸油材料
首先进行所述亚麻纤维的活化处理，其次进行苯乙烯单体的预处理，然后将活化处理的亚麻纤维加入反应容器，升温至反应温度，再依次加入引发 剂和预处理过的苯乙烯单体，恒温反应至聚合反应结束，最后分别用水和无水乙醇洗涤反应产物，干燥至恒重即得所述亚麻废弃物吸油材料。
所述亚麻纤维的活化处理采用低温等离子体活化技术，其处理压强为30-40Pa，处理时间为70-90s，处理介质为空气。
所述苯乙烯单体的预处理包括以下步骤：将苯乙烯单体放在分液漏斗中，用5％的氢氧化钠溶液洗涤，然后用蒸馏水洗涤到水层为中性为止，收集洗涤后的苯乙烯单体干燥去除水分。
所述苯乙烯和氢氧化钠溶液的体积比为(1-2)：(5-10)。
所述活化处理的亚麻纤维、预处理过的苯乙烯单体的质量比为1：(2-4)。
所述引发剂为过氧化苯甲酰。
所述反应温度为70-80℃。
(三)一种非织造吸油毡，其特征在于，至少由上述亚麻废弃物吸油材料和涤纶纤维制成；其制备方法包括以下步骤：将上述亚麻废弃物吸油材料与涤纶纤维混合，并依次经开松工艺、梳理工艺制成纤维网；将所述纤维网喂入针刺机中经加固制成非织造布，即得到所述非织造吸油毡。
与现有技术相比，本发明的优点和有益效果为：
(1)以亚麻废弃物为原料制备吸油材料，形成资源化再利用，解决了亚麻废弃物资源浪费的问题；而且亚麻废弃物成本低廉、来源广泛，可生物降解，不会造成二次污染；同时，亚麻纤维纵向有大量竖纹，比表面积大，能够形成毛细效应，并能提供大量的藏油空间，但其分子结构中存在大量羟基，具有很高的亲水性，经本发明亲油性改性后的吸油材料，具有更高的亲油疏水性能，能够高效、快速的吸附油污，实现以废治污的目的。
(2)本发明的亚麻废弃物吸油材料的制备方法采用接枝苯乙烯的方法。通过接枝苯乙烯引入亲油基团，提高吸油材料的亲油疏水性能，能更好的吸附油水混合物中的油质。且在改性前对亚麻进行等离子体处理，既提高了接枝效率，又增大了纤维的表面积。通过此方法制成的吸油材料，吸油倍率大于20g/g，吸油饱和时间小于20min。
(3)将本发明的吸油材料进一步制成非织造吸油毡，即可在工业中吸附和回收废油。在制备非织造吸油毡时，考虑到亚麻废弃物的纤维强度较低，在原料中混入了少量涤纶纤维以提高非织造吸油毡的强度，达到多次重复使用的目的。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明，但本发明并不限于这些实施例。
实施例1：制备一种亚麻废弃物吸油材料和由其制成的非织造吸油毡
(1)本实施例亚麻废弃物吸油材料的制备方法，具体包括以下步骤：
步骤一，亚麻废弃物预处理
亚麻废弃物多以织物状、纱线状、纤维状存在，首先将亚麻废弃物依次经过清洗、烘干、紫外线辐射消毒处理，然后将其切割为10-20mm长的短亚麻，并利用梳棉机充分开松为亚麻纤维。
步骤二，制备亚麻废弃物吸油材料
1)亚麻纤维的活化处理。采用低温等离子体仪对亚麻纤维进行活化处理，其处理压强为30Pa，处理时间为90s，处理介质为空气。
2)苯乙烯单体的预处理。将10ml苯乙烯单体放在分液漏斗中，用50ml 5％ 的氢氧化钠溶液分3次洗涤，然后用蒸馏水洗涤到水层为中性为止，收集洗涤后的苯乙烯单体再干燥2小时。
3)亚麻纤维接枝改性。在装有机械搅拌器、回流冷凝管和温度计的四口烧瓶中加入250ml正辛醇，将1g活化处理的亚麻纤维加入其中，升温至70℃并保温10min后，再依次加入0.10g过氧化苯甲酰引发剂和2g预处理过的苯乙烯单体，70℃恒温反应2h至聚合反应结束，再分别用60℃热水和无水乙醇洗涤反应产物，各洗涤4次，最后置于干燥箱内在60℃温度下干燥至恒重即得该亚麻废弃物吸油材料。
(2)本实施例非织造吸油毡的制备方法为：将70kg上述制备得到的亚麻废弃物吸油材料与30kg涤纶纤维混合均匀，并依次经开松工艺、梳理工艺制成纤维网；将纤维网喂入针刺机中经加固制成非织造布，即得到该非织造吸油毡。
(3)对本实施例制备的非织造吸油毡参照《ASTM D95-2005石油产品水分测定蒸馏法》，测定其吸附含油废水后的吸水量m，根据公式计算吸油倍率。其中:Q为吸油倍率，g/g；W0为吸附前试样质量，g；W1为吸附后试样的质量，g；m为吸水量，g。
经检测，该非织造吸油毡的吸油倍率为20.8g/g，吸油饱和时间为15min，重复利用第5次吸油倍率为首次吸油的74.5％。
实施例2：制备另一种亚麻废弃物吸油材料和由其制成的非织造吸油毡
(1)本实施例亚麻废弃物吸油材料的制备方法，具体包括以下步骤：
步骤一，亚麻废弃物预处理
亚麻废弃物多以织物状、纱线状、纤维状存在，首先将亚麻废弃物依次 经过清洗、烘干、紫外线辐射消毒处理，然后将其切割为10-20mm长的短亚麻，并利用梳棉机充分开松为亚麻纤维。
步骤二，制备亚麻废弃物吸油材料
1)亚麻纤维的活化处理。采用低温等离子体仪对亚麻纤维进行活化处理，其处理压强为40Pa，处理时间为70s，处理介质为空气。
2)苯乙烯单体的预处理。将10ml苯乙烯单体放在分液漏斗中，用100ml 5％的氢氧化钠溶液分3次洗涤，然后用蒸馏水洗涤到水层为中性为止，收集洗涤后的苯乙烯单体再干燥4小时。
3)亚麻纤维接枝改性。在装有机械搅拌器、回流冷凝管和温度计的四口烧瓶中加入250ml正辛醇，将1g活化处理的亚麻纤维加入其中，升温至70℃并保温10min后，再依次加入0.14g过氧化苯甲酰引发剂和4g预处理过的苯乙烯单体，70℃恒温反应4h至聚合反应结束，再分别用60℃热水和无水乙醇洗涤反应产物，各洗涤4次，最后置于干燥箱内在60℃温度下干燥至恒重即得该亚麻废弃物吸油材料。
(2)本实施例非织造吸油毡的制备方法为：将90kg上述制备得到的亚麻废弃物吸油材料与10kg涤纶纤维混合均匀，并依次经开松工艺、梳理工艺制成纤维网；将纤维网喂入针刺机中经加固制成非织造布，即得到该非织造吸油毡。
(3)检测方法同实施例1。经检测，该非织造吸油毡的吸油倍率为24.9g/g，吸油饱和时间为15min，重复利用第5次吸油倍率为首次吸油的77.2％。
实施例3：制备另一种亚麻废弃物吸油材料和由其制成的非织造吸油毡
(1)本实施例亚麻废弃物吸油材料的制备方法，具体包括以下步骤：
步骤一，亚麻废弃物预处理
亚麻废弃物多以织物状、纱线状、纤维状存在，首先将亚麻废弃物依次经过清洗、烘干、紫外线辐射消毒处理，然后将其切割为10-20mm长的短亚麻，并利用梳棉机充分开松为亚麻纤维。
步骤二，制备亚麻废弃物吸油材料
1)亚麻纤维的活化处理。采用低温等离子体仪对亚麻纤维进行活化处理，其处理压强为40Pa，处理时间为70s，处理介质为空气。
2)苯乙烯单体的预处理。将20ml苯乙烯单体放在分液漏斗中，用50ml 5％的氢氧化钠溶液分3次洗涤，然后用蒸馏水洗涤到水层为中性为止，收集洗涤后的苯乙烯单体再干燥4小时。
3)亚麻纤维接枝改性。在装有机械搅拌器、回流冷凝管和温度计的四口烧瓶中加入250ml正辛醇，将1g活化处理的亚麻纤维加入其中，升温至80℃并保温10min后，再依次加入0.12g过氧化苯甲酰引发剂和3g预处理过的苯乙烯单体，80℃恒温反应4h至聚合反应结束，再分别用60℃热水和无水乙醇洗涤反应产物，各洗涤4次，最后置于干燥箱内在60℃温度下干燥至恒重即得该亚麻废弃物吸油材料。
(2)本实施例非织造吸油毡的制备方法为：将80kg上述制备得到的亚麻废弃物吸油材料与20kg涤纶纤维混合均匀，并依次经开松工艺、梳理工艺制成纤维网；将纤维网喂入针刺机中经加固制成非织造布，即得到该非织造吸油毡。
(3)检测方法同实施例1。经检测，该非织造吸油毡的吸油倍率为24.2g/g，吸油饱和时间为15min，重复利用第5次吸油倍率为首次吸油的76.9％。
本发明以上描述只是部分实施案例，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式。上述的具体实施方式是示意性的，并不是限制性的。凡是采用本发明的材料和方法，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，所有具体拓展均属本发明的保护范围之内。