一种表面致孔聚结纤维的制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种表面致孔聚结纤维的制备方法及由该方法制备的表面致孔聚结纤维，包括以下步骤：S1.对包含聚丙烯树脂、成核剂和抗氧剂的混合物进行纺丝处理，得到纤维长丝；S2.对所述纤维长丝依次进行牵引和冷却处理；S3.对冷却后的纤维长丝进行保温处理；S4.对保温后的纤维长丝依次进行拉伸和热定型处理，制得所述聚结纤维。本发明专利技术将亲油性聚丙烯树脂和β晶成核剂混合，通过熔融挤出纺丝后，通过成核剂的作用控制纤维中β晶的生成和取向，再经过拉伸、热定型等后处理工艺制成具有大量微孔结构的表面致孔聚结纤维，制备的纤维表面粗糙度高、比表面积大、孔径适中、分离性能优良，对污水的除油效率高。水的除油效率高。水的除油效率高。

【技术实现步骤摘要】
一种表面致孔聚结纤维的制备方法及应用


[0001]本专利技术涉及一种表面致孔聚结纤维的制备方法，由该方法制备的表面致孔聚结纤维材料，以及其在处理含油污水中的应用，还涉及一种处理含油污水的装置，属于水处理


技术介绍

[0002]石油开采、石油炼制、石油化工、油品贮运等过程中均会产生含油废水，我国含油废水产量极高，仅油田、炼油行业每年就产生30亿吨以上的含油废水，含油污废水也是当今难处理的工业废水之一，随着环保要求和节能降耗的日趋严格化，污水综合排放标准(GB 8978—1996)和石油炼制工业污染物排放标准中规定外排污水的含油浓度应小于10ppm，这对于污水的处理能力和分离效率提出了更高的要求。
[0003]聚结分离法作为一种物理除油方法，将重力分离和聚结技术融为一体，利用油水密度差的特性，实现分离过程。聚结分离器具有动力能耗低，分离效率高，操作弹性大等优点，当含油污水通过聚结分离器时，油滴与聚结材料相互作用，由于材料表面的亲油性，油滴与材料表面形成一定厚度的连续油膜，后续的油滴通过该表面时，液滴与层膜间形成夹液层，液滴在排液过程中，液膜逐渐变形、减薄，当液膜达到临界值时发生破裂，两液滴实现融合而聚并长大，小油滴逐渐聚并为大油滴，随着水流的牵引力，大油滴摆脱聚结材料的吸附，实现脱落，在浮力的作用下进入油层而分离。聚结法除油其技术关键是聚结材料，聚结材料可分为多孔材、纤维材和粒状材等，其中纤维材能制成直径较细、表面积较大的材料，可具有显著的除油效能。聚结过程主要靠阻截、扩散作用，只有当油滴移动到靠近材料的表面时才能由范德华引力作用而被材质所捕获，所以起作用的仅系外表面，故外表面越大时油滴靠近材料、附着的机率就越高，材料的表面积对油滴聚结效果有较为显著的影响，对光滑表面的纤维材料可采用减小直径的办法来提高表面积，但聚结材料直径过小会给实际运行造成极大的困难，因此较为理想的办法是增加材料表面的粗糙度以达到提高表面积的目的。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是根据现有技术中存在的缺陷，提供一种表面致孔聚结纤维的制备方法，本专利技术方法将亲油性聚丙烯树脂和β晶成核剂混合，通过熔融挤出纺丝后，通过成核剂的作用控制纤维中β晶的生成和取向，再经过拉伸、热定型等后处理工艺制成具有大量微孔结构的表面致孔聚结纤维，工艺简便，生产路径短，根据本专利技术的方法制备的表面致孔聚结纤维表面粗糙度高、比表面积大、孔径适中、机械强度高、分离性能优良，应用于处理含油污水中，对污水的除油效率高，本专利技术还提供了一种处理含油污水的装置，结构简单，消耗动力少，无需投加任何药剂，就能对污水中的油污起到较好的去除效果，且污染较低，在含油污水处理领域具有良好的应用前景。
[0005]根据本专利技术的一个方面，提供了一种表面致孔聚结纤维的制备方法，包括以下步
骤：
[0006]S1.对包含聚丙烯树脂、成核剂和抗氧剂的混合物进行纺丝处理，得到纤维长丝；
[0007]S2.对所述纤维长丝依次进行牵引和冷却处理；
[0008]S3.对冷却后的纤维长丝进行保温处理；
[0009]S4.对保温后的纤维长丝依次进行拉伸和热定型处理，制得所述聚结纤维。
[0010]根据本专利技术的一些实施方式，所述聚丙烯树脂所占的质量百分比为85-99％，成核剂所占的质量百分比为0.1-5％，其余为抗氧剂。
[0011]根据本专利技术的优选实施方式，所述聚丙烯树脂的熔融指数为0.1-20g/10min，此熔融指数范围的聚丙烯树脂原料流动性、拉伸加工性及机械性能较好，熔融指数测试条件为温度230℃，负载砝码2.16公斤。
[0012]根据本专利技术的优选实施方式，所述成核剂包括β晶型成核剂，优选包括酰胺类成核剂、山梨醇类成核剂和稀土金属类成核剂中的至少一种；和/或所述酰胺类成核剂包括N,N-二环己基对苯二甲酰胺和/或N,N-二环己基对苯-2,6-萘二酰胺；和/或所述山梨醇类成核剂包括TMB-1(四甲基联苯胺)；和/或所述稀土金属类成核剂包括WBG(稀土金属氧化物和稀土金属硬脂酸盐的复配物)、庚二酸钙盐和辛二酸钙盐中的至少一种。
[0013]根据本专利技术的优选实施方式，所述抗氧剂包括抗氧剂1010、抗氧剂1076和抗氧剂1790中的至少一种。聚丙烯分子中含有叔碳链，受热易分解，抗氧剂的加入主要是防止聚丙烯分子分解，以免降低材料物理性能。抗氧剂可借助还原反应在氧存在情况下首先与氧反应，本身被氧化以保护需要保护的原物料；有些抗氧剂是一种自由基吸收剂即自由基清除剂，可以与氧化过程的中间产物结合，从而使氧化反应无法发生；抗氧剂还可以释放出氢离子将氧化过程中产生的过氧化物破坏分解，使氧化反应无法继续进行。
[0014]根据本专利技术的优选实施方式，所述聚丙烯树脂原料在使用前在70-90℃下干燥2-6小时，然后再与抗氧剂混合，优选所述混合在通氮气的条件下进行。
[0015]根据本专利技术的一些实施方式，所述步骤S1包括：
[0016]1A.对包含聚丙烯树脂、成核剂和抗氧剂的混合物进行熔融和脱泡处理，得到纺丝液；
[0017]1B.将所述纺丝液输送至喷丝头，经喷丝头挤出得到纤维长丝。
[0018]根据本专利技术的优选实施方式，所述熔融处理的温度为175-230℃，时间为0.5-3h；所述脱泡处理的时间为0.5-2h。
[0019]根据本专利技术的优选实施例，所述步骤1A可按照如下方法进行：将聚丙烯树脂原料在70-90℃下干燥2-6小时，与成核剂、抗氧剂在带有搅拌装置的纺丝釜中混合，然后加热至175-230℃，并在通氮气的条件下搅拌0.5-3h，混合均匀；停止搅拌后，静置脱泡0.5-2h，得到纺丝液。
[0020]根据本专利技术的一些实施方式，所述喷丝头的孔径为1-20mm，温度为140-180℃。
[0021]根据本专利技术的优选实施例，所述步骤1B可按照如下方法进行：过滤纺丝液，然后用计量泵将过滤后的纺丝液输送至喷丝头，以恒定的速率经喷丝头挤出得到纤维长丝。
[0022]根据本专利技术的一些实施方式，所述步骤S2包括：用牵引轮卷绕所述纤维长丝，然后对其进行风冷处理。
[0023]根据本专利技术的优选实施方式，所述牵引速度为300-1000m/min。
[0024]根据本专利技术的一些实施方式，所述步骤S3包括恒温室中保温处理的温度为90-150℃，时间为30-300s。保温处理有利于拉伸诱导致孔，而且使拉伸致孔均匀、稳定。
[0025]根据本专利技术的一些实施方式，所述步骤S4中拉伸的速度为5-15mm/min，拉伸比为5-20。
[0026]根据本专利技术的优选实施方式，所述热定型处理的温度为150-180℃，时间为60-180min。
[0027]根据本专利技术的另一个方面，还提供了一种根据上述方法制备的表面致孔聚结纤维，其比表面积为18.6-26.8m2/g。
[0028]根据本专利技术的另一个方面，还提供了上述聚结纤维在处理含油污水中的应用，包括使含油污水通过所述聚结纤维，使其中的油本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种表面致孔聚结纤维的制备方法，包括以下步骤：S1.对包含聚丙烯树脂、成核剂和抗氧剂的混合物进行纺丝处理，得到纤维长丝；S2.对所述纤维长丝依次进行牵引和冷却处理；S3.对冷却后的纤维长丝进行保温处理；S4.对保温后的纤维长丝依次进行拉伸和热定型处理，制得所述聚结纤维。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述混合物中，聚丙烯树脂所占的质量百分比为85-99％，成核剂所占的质量百分比为0.1-5％，其余为抗氧剂。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述成核剂包括β晶型成核剂，优选包括酰胺类成核剂、山梨醇类成核剂和稀土金属类成核剂中的至少一种；和/或所述酰胺类成核剂包括N,N-二环己基对苯二甲酰胺和/或N,N-二环己基对苯-2,6-萘二酰胺；和/或所述山梨醇类成核剂包括四甲基联苯胺；和/或所述稀土金属类成核剂包括稀土金属氧化物和稀土金属硬脂酸盐的复配物、庚二酸钙盐和辛二酸钙盐中的至少一种。4.根据权利要求1-3中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1包括：1A.对包含聚丙烯树脂、成核剂和抗氧剂的混合物进行熔融和脱泡处理，得到纺丝液；1B.将所述纺丝液输送至喷丝头，经喷丝头挤出得到纤维长丝。5.根据权利要求1-4中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述熔融处...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨丽，冯婕，孟凡宁，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司北京化工研究院，
类型：发明
国别省市：