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含氟丙烯酸酯树脂的合成及在油水分离材料中的应用

作　者: 王希波
导　师: 胡健
学　校: 华南理工大学
专　业: 制浆造纸工程
关键词: 油水分离长链烷烃高级酯含氟丙烯酸酯树脂疏水亲油
分类号: TQ325.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

随着航空、汽车工业的发展,人们对飞机、汽车发动机的要求越来越高,而作为发动机的“血液”-燃油和液压油,它们的品质直接影响着发动机的性能。油液含水量是油液品质的一项重要指标,是导致发动机故障的主要原因之一。燃油中水的危害可以归纳为:腐蚀和堵塞空隙。燃油中的水常常析出硫化物使之转变成酸,增加了对发动机喷油系统和发动机本身的腐蚀。水也促使了形成积渣的微生物的滋长,它很容易使有微孔的零部件堵塞例如喷嘴、滤清器等。上述现象即使在水的含量很低的情况下也会发生。因此除去油液中的少量含水显得非常的重要和有意义。本论文制备具有良好疏水和机械性能的含氟丙烯酸酯树脂,并对其进行亲油性的改善,制备了具有油水分离功能的滤网涂层,应用在油液滤清器上取得了较好的油水分离效率。论文首先合成了含氟丙烯酸酯树脂,确定了单体的种类、加入量、反应温度、引发剂种类等。采用甲基丙烯酸甲酯MMA、丙烯酸丁酯BA、甲基丙烯酸羟基乙酯HEMA、甲基丙烯酸全氟烷基酯FMA为反应单体,偶氮二异丁腈AIBN为引发剂加入量1.5%(w/w)分两次添加、反应温度85℃、MMA与BA的配比为4:6(w/w),HEMA的加入量为15%(w/w),氟单体FMA采用后期一次性添加的方式加入量为3%制得了具有低粘度,低分子量的共聚物,对树脂的涂装工艺进行了探索,确定了树脂的涂装工艺条件:固化剂中NCO含量与羟基含量比值为1.1:1(摩尔比),树脂固化温度110℃,固化时间2h,以及在不锈钢滤网涂膜时的上胶浓度为3%(w/w)。固化后涂膜具有良好的附着力划格法0级,较好的耐溶剂性、耐油性,涂膜在10%(w/w) HCl和10%(w/w) NaOH溶液中浸泡7天后表面无明显变化;涂膜在煤油、液压油中浸泡1个月无明显变化。耐高低温性能良好在-55℃到200℃范围内性质无变化,基本满足树脂在滤清器油水分离环境中需要达到的要求。对含氟丙烯酸酯树脂进行亲油改善,通过引入长链烷烃高级丙烯酸酯,讨论了长链烷烃高级丙烯酸酯的烷烃链长,添加方式、与氟单体的配比以及氟单体链长对亲油性效果的影响。确定了最优的亲油改善工艺配方,即以甲基丙烯酸十八烷基酯SMA作为亲油改性单体,氟单体选用甲基丙烯酸全氟烷基酯FMA,两者按照3:7(w/w)的比例,用量占单体总量的15%的条件下,在反应后期一次性加入。改性后的树脂对煤油的亲油性提高较为明显;对液压油亲油性的提高效果不明显。同时,树脂能在提高亲油性的同时进一步提高树脂的疏水效果。最后通过油水分离实验,对树脂的油水分离效率进行测试,结果表明分离效率与油液的初始含水量成正比关系;要获得好的分离效率在亲油改善过程中一定要保证树脂好的疏水效果。通过与成熟的商品样进行比较,得出自制的亲油改善的含氟丙烯酸酯树脂具有较好的油水分离效率,与商品样的分离效率较为接近。

全文目录

摘要  6-8
ABSTRACT  8-13
第一章绪论  13-26
  1.1 引言  13
  1.2 油液水污染的危害和原因  13-14
    1.2.1 油液水污染的危害  13-14
    1.2.2 油液水污染的来源  14
  1.3 常用的油水分离方法  14-16
  1.4 油水分离涂层的研究进展  16-17
  1.5 含氟丙烯酸酯树脂的研究进展  17-20
    1.5.1 溶剂型丙烯酸酯树脂的研究进展  17-18
    1.5.2 含氟丙烯酸酯树脂的特点  18-19
    1.5.3 含氟丙烯酸酯树脂的制备方法  19-20
  1.6 高吸油性树脂的研究状况  20-23
    1.6.1 高吸油性树脂的定义和吸油机理  20-21
    1.6.2 高吸油性树脂的研究状况  21-23
  1.7 本课题研究的目的、意义及主要内容  23-26
    1.7.1 研究的目的和意义  23-24
    1.7.2 本论文研究的主要内容  24-26
第二章含氟丙烯酸酯的合成及性能研究  26-47
  2.1 引言  26
  2.2 实验部分  26-31
    2.2.1 实验原理  26-28
    2.2.2 实验原料  28
    2.2.3 主要所用仪器  28
    2.2.4 含氟丙烯酸共聚物的制备  28-29
    2.2.5 共聚物性能测试及表征  29-31
  2.3 结果与讨论  31-46
    2.3.1 聚合温度的影响  31-33
    2.3.2 引发剂的影响  33-34
    2.3.3 单体的影响  34-37
    2.3.4 氟单体添加方式的影响  37-39
    2.3.5 含氟丙烯酸酯树脂的红外谱图  39-40
    2.3.6 含氟丙烯酸酯树脂的热分析  40-41
    2.3.7 树脂涂装工艺的影响  41-46
  2.4 本章小结  46-47
第三章含氟丙烯酸酯树脂亲油性的改善  47-56
  3.1 引言  47
  3.2 实验部分  47-49
    3.2.1 实验原料  47-48
    3.2.2 实验方法  48-49
    3.2.3 共聚物的表征  49
  3.3 结果与讨论  49-55
    3.3.1 SMA 的加入对树脂亲油性的影响  49
    3.3.2 FMA 与SMA 的配比对疏水亲油性的影响  49-51
    3.3.3 长链烷基单体的烷烃链长对树脂疏水亲油性的影响  51-52
    3.3.4 含氟单体的氟碳链长对树脂疏水亲油性的影响  52-54
    3.3.6 合成树脂的热分析及机械性能的表征  54-55
  3.4 本章小结  55-56
第四章疏水亲油涂层油水分离效率的评价  56-67
  4.1 引言  56
  4.2 油水分离网的制备  56-57
    4.2.1 实验原料  56
    4.2.2 实验仪器  56
    4.2.3 树脂在过滤网上的涂装  56-57
  4.3 油水分离滤网性能测试  57
    4.3.1 滤网上胶量的测定  57
    4.3.2 滤网静态接触角的测定  57
    4.3.3 涂覆树脂滤网的SEM 测定  57
  4.4 结果与讨论  57-66
    4.4.1 滤网的扫描电镜分析  57-58
    4.4.2 滤网的疏水亲油性能的研究  58-60
    4.4.3 滤网油水分离效率的测试  60-63
    4.4.4 自制滤网与商品样分离效率对比  63-66
  4.5 本章小结  66-67
结论  67-69
  本论文的主要结论  67-68
  对未来工作的建议  68-69
参考文献  69-78
攻读硕士学位期间取得的研究成果  78-79
致谢  79

含氟丙烯酸酯树脂的合成及在油水分离材料中的应用

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