Способ получения макропористого полимерного композиционного материала с магнитными наночастицами для устранения разливов нефтепродуктов с поверхности воды



Владельцы патента RU 2680044:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский химико-технологический университет имени Д. И. Менделеева" (РХТУ им. Д. И. Менделеева) (RU)

Изобретение относится к области химии полимеров, а именно к получению макропористых полимерных материалов, которые могут быть использованы при устранении разливов нефтепродуктов с водной поверхности. Макропористый полимерный композиционный материал с магнитными наночастицами получают полимеризацией эмульсии типа «вода в масле», стабилизированной золем магнитных наночастиц маггемита размером 10 – 100 нм с содержанием частиц 0,1 – 0,5 г на 0,1 – 0,3 мл сорбитанмоноолеата. Изобретение обеспечивает получение макропористого полимерного композиционного материала с магнитными наночастицами, расположенными внутри полимерной матрицы, что препятствует их вымыванию при поглощении жидкости. 2 ил., 2 пр.

 

Изобретение относится к области химии полимеров, а именно к получению макропористых полимерных композиционных материалов с магнитными частицами, и может быть использовано при устранении разливов нефтепродуктов с водной поверхности и почвы.

Известен полимерный микропористый сорбент, обладающий магнитными свойствами (патент № 2241537 RU), предназначенный для удаления нефти, масел, мазута, топлива с поверхности воды и почвы. Недостатком сорбента является малый размер пор, вследствие чего, он обладает низкой скоростью поглощения вязких жидкостей. Также, магнитные частицы в данном материале находятся в каналах пор, что снижает его пористость и уменьшает сорбционную емкость.

Известен материал (патент № 102675516 CN), представляющий собой макропористые полимерные сферы, содержащие гидрофобные частицы диоксида кремния и гидрофильные магнитные частицы. Недостатком материала является то, что гидрофильные магнитные частицы вводятся через водную фазу, вследствие чего осаждаются на внешней поверхности пористых сфер, что может привести к их смыванию при контакте с жидкостью.

Известен способ получения макропористого полимерного материала, содержащего предварительно поверхностно-модифицированные магнитные частицы (патент № 106749830 CN). Данный материал может быть использован для очистки воды от молекул лямбда-цигалотрина. Недостатком данного метода является необходимость предварительной поверхностной модификации магнитных частиц, а также необходимость использования вакуумной сушки, что усложняет процесс получения материала.

Наиболее близким к заявленному изобретению по технической сущности и достигаемому результату является полимерный макропористый материал (Zhang N., Zhong S., Zhou X., Jiang W., Wang T., Fu J. Superhydrophobic P (St-DVB) foam prepared by the high internal phase emulsion technique for oil spill recovery // Chemical Engineering Journal. 298. 2016. P. 117–124, прототип). Данный материал имеет открытые поры и обладает высокой сорбционной емкостью. Недостатком прототипа является то, что используемые магнитные частицы имеют размер более 300 нм, вследствие чего, частицы располагаются на внутренней поверхности пор, что может привести к их вымыванию в процессе поглощения органических загрязнителей.

Технической задачей предлагаемого изобретения является получение макропористого полимерного композиционного материал с магнитными наночастицами, расположенными внутри полимерной матрицы, что препятствует их вымыванию при поглощении жидкости.

Для решения поставленной задачи в качестве наполнителя для макропористого полимерного композиционного материала используются магнитные наночастицы маггемита (γ-Fe2O3) размером 10 – 100 нм.

Для синтеза макропористого полимерного композиционного материала с магнитными наночастицами 0,1 – 0,5 г наночастиц маггемита (γ-Fe2O3) смешивают с 0,1 – 0,3 мл сорбитанмоноолеата. К полученному золю добавляют 2 мл смеси стирола и дивинилбензола в объемном соотношении 9:1. При постоянном перемешивании на верхнеприводной мешалке со скоростью 1200 об/мин, с помощью перистальтического насоса добавляют 40 мл водного раствора персульфата аммония с концентрацией 1 – 6 мМ. Полученную эмульсию типа «вода в масле», содержащую ~ 95 об.% водной фазы, нагревают при 65°С в течение 3 часов, после чего твердый материал выдерживают в печи при той же температуре в течение 24 часов.

Микроизображение структуры материала со сканирующего электронного микроскопа приведено на фиг. 1 и показывает, что материал имеет макропористую структуру с открытыми порами. Микроизображение структуры материала с просвечивающего электронного микроскопа приведено на фиг. 2 и показывает, что магнитные наночастицы расположены внутри полимерной матрицы материала.

При использовании объемного соотношения стирола к дивинилбензолу менее 9:1 получаемый материал обладает низкими прочностными характеристиками. Увеличение соотношения выше 9:1 не оказывает значительного влияния на свойства материала.

Изменение концентрации раствора персульфата аммония в указанном диапазоне не оказывает значительного влияния на скорость полимеризации и свойства материала. При использовании концентрации меньше 1 мМ скорость полимеризации низкая, эмульсия частично расслаивается. Использование концентрации больше 6 мМ нецелесообразно, так как скорость полимеризации увеличивается незначительно.

Изменение объема сорбитанмоноолеата в заявленном диапазоне слабо влияет на устойчивость эмульсии и структуру получаемого материала. При использовании объема сорбитанмоноолеата меньше 0,1 мл эмульсия расслаивается. При использовании объема сорбитанмоноолеата больше 0,3 мл получаемый материал имеет участки с разрушенными стенками между пор.

Рассматриваемое изобретение иллюстрируется нижеприведенными примерами.

Пример 1

0,5 г наночастиц маггемита (γ-Fe2O3) смешивают с 0,3 мл сорбитанмоноолеата. К полученному золю добавляют 2 мл смеси стирола и дивинилбензола, в объемном соотношении 9:1. При постоянном перемешивании на верхнеприводной мешалке со скорость 1200 об/мин с помощью перистальтического насоса добавляют 40 мл водного раствора персульфата аммония с концентрацией 6 мМ. Полученную эмульсию типа «вода в масле», содержащую ~ 95 об.% водной фазы, нагревают при 65°С в течение 3 часов, после чего твердый материал выдерживают в печи при той же температуре в течение 24 часов. Получаемый материал имеет пористость не менее 95% и обладает сорбционной емкостью 20 г/г относительно трансмиссионного масла.

Пример 2

0,1 г наночастиц маггемита (γ-Fe2O3) смешивают с 0,1 мл сорбитанмоноолеата. К полученному золю добавляют 2 мл смеси стирола и дивинилбензола в объемном соотношении 9:1. При постоянном перемешивании на верхнеприводной мешалке со скоростью 1200 об/мин с помощью перистальтического насоса добавляют 40 мл водного раствора персульфата аммония с концентрацией 1 мМ. Полученную эмульсию типа «вода в масле», содержащую ~ 95 об.% водной фазы, нагревают при 65°С в течение 3 часов, после чего твердый материал выдерживают в печи при той же температуре в течение 24 часов. Получаемый материал имеет пористость не менее 95% и обладает сорбционной емкостью 20 г/г относительно трансмиссионного масла.


Способ получения макропористого полимерного композиционного материала с магнитными наночастицами размером 10 – 100 нм полимеризацией эмульсии типа «вода в масле», стабилизированной золем магнитных наночастиц, отличающийся тем, что в качестве золя используют наночастицы маггемита (γ-Fe2O3) в сорбитанмоноолеате с содержанием частиц 0,1 – 0,5 г на 0,1 – 0,3 мл сорбитанмоноолеата.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к способу получения эластичного огнестойкого пенополиуретана, а также к эластичному пенополиуретану, формованному изделию и применению полиола на основе пропиленоксида для получения эластичного пенополиуретана.
Изобретение относится к способу получения композита на основе жесткого вспененного PIR, содержащего искусственные стекловидные волокна (MMVF), способ включает обеспечение MMVF, где по меньшей мере 50% волокон по массе имеет длину меньше 250 мкм, обеспечение полиольного компонента, смешение MMVF и полиольного компонента в таком соотношении, что количество MMVF составляет по меньшей мере 10% по массе в расчете на общую массу полиольного компонента, эмульгирование пентана со смесью полиольного компонента и MMVF, индуцирование пенообразования путем добавления дополнительного компонента, который включает изоцианат.

Настоящее изобретение относится к способу получения пористых материалов, используемых в качестве теплоизолирующего материала и в вакуумных изолирующих панелях. Способ включает в себя предоставление смеси (а), взаимодействие компонентов с образованием геля (b) и высушивание геля (с).

Изобретение относится к улучшенным безфталатным поливинилхлоридным (ПВХ) пластизолевым композициям для изготовления декоративных поверхностных покрытий, в частности, полов и стен с низкой эмиссией летучих органических соединений, к способу получения указанных безфталатных ПВХ пластизолей и к способу получения указанных поверхностных покрытий.
Изобретение относится к области материалов для медицины и касается пористой пленки, водонепроницаемого и влагопроницаемого материала, а также использующие их медицинская одежда и защитная одежда.

Изобретение относится к пенопласту на основе фенольной смолы, обладающему низким воздействием на окружающую среду, высокой прочностью при сжатии, превосходной технологичностью при установке и низкой стоимостью, связанной с укреплением, и также способу его получения.

Настоящее изобретение относится к облицовочной панели, такой как напольная панель, стенная панель или потолочная панель, включающей основание и верхний слой, а также к способу получения такой панели.

Изобретение относятся к изделиям, пригодным для формирования ушной заглушки. Изделие включает удлиненную сердцевину или основу, содержащую первый материал и имеющую первый и второй концы или основную поверхность, и наружный слой или наружную основную поверхность, содержащие термопластичный второй материал, покрывающий по меньшей мере часть наружной основной поверхности удлиненной сердцевины или основы и включающий неактивированный пенообразователь с расширяющимися сферами или неактивированный химический пенообразователь.
Изобретение предлагает способ изготовления черного полистирола, включающий следующие стадии: изготовление водной суспензии, содержащей мономерный стирол и углерод, нагревание суспензии до температуры полимеризации, составляющей от 90°C до 130°C, добавление, единовременное или непрерывное, до, в течение и/или после вышеупомянутой стадии нагревания по меньшей мере одного органического пероксида в качестве основного инициатора.

Изобретение относится к области конструкционных полимерных композиционных материалов для судостроения, авиастроения, промышленного и гражданского строительства.

Способ управления суспензионной полимеризацией для получения полиэтилена. Полиэтилен получают в каскаде реакторов полимеризации реакцией катализатора Циглера, этилена и либо водорода, либо, в качестве сомономера(ов), одного или нескольких С3-С10 альфа-олефинов, или водорода и одного или нескольких С3-С10 альфа-олефинов при температуре 60-95°С и при давлении 0,15-3 МПа.

Изобретение относится к химической промышленности, в частности к автоматическим системам регулирования, и может быть использовано для поддержания температуры реакционной массы химических реакторов–полимеризаторов.

Изобретение относится к способу получения полиэтилена низкой плотности. Способ полимеризации или сополимеризации этиленненасыщенных мономеров проводят при давлении 110-500 МПа и температуре 100-350°С в производственной линии.
Изобретение относится к составу полимера этилена и его использованию для производства изделий, например кабельной оболочки и пластиковых деталей автомобилей. Состав полимера этилена содержит: А) 25-75 мас.% полимера этилена, выбранного из гомополимеров (А1) этилена, сополимеров этилена (А2) с содержанием не более 10 мас.% одного или нескольких олефиновых сомономеров и смесей указанных гомополимеров и сополимеров, и B)25-75 мас.% сополимера этилена и пропилена, содержащего от 45 до 70 мас.% этилена.

Настоящее изобретение касается применения гелеобразной полимерной композиции в композициях для машинного мытья посуды. Предложено применение гелеобразной полимерной композиции, получаемой способом, при котором: a) предоставляют мономерную композицию, которая состоит из акриловой кислоты или акриловой кислоты и по меньшей мере одной другой α,β-этиленненасыщенной кислоты, выбранной из карбоновых кислот, сульфоновых кислот, фосфоновых кислот и их смесей, причем мономерная композиция свободна от мономеров со сшивающим действием, которые содержат две или больше двух способных к полимеризации α,β-этиленненасыщенных двойных связей на каждую молекулу; b) предоставленную на стадии а) мономерную композицию подвергают радикальной полимеризации в присутствии по меньшей мере одного простого полиэфирного компонента, который выбран из простых полиэфироспиртов со среднечисленной молекулярной массой по крайней мере 200 г/моль и их простых моно- и диалкиловых эфиров с 1-6 атомами углерода в алкиле, поверхностно-активных веществ, содержащих простые полиэфирные группы, и их смесей, причем радикальную полимеризацию на стадии b) дополнительно осуществляют в присутствии растворителя, который выбран из воды, алкановых спиртов с 1-6 атомами углерода, отличающихся от простого полиэфирного компонента полиолов, их простых моно- и диалкиловых эфиров и их смесей, в композициях для машинного мытья посуды.

Изобретение относится к процессу полимеризации этилена. Описан технологический процесс производства полиэтилена путем суспензионной полимеризации этилена и, необязательно, одного или нескольких С3-С10 альфа-олефинов.

Изобретение относится к непрерывному способу получения высокоразветвленных гомо- или сополимеров этиленненасыщенной монокарбоновой кислоты. Непрерывный способ получения гомо- или сополимеров моноэтиленненасыщенной монокарбоновой кислоты, содержащей от 3 до 8 атомов углерода, или ее солей (мономер А) осуществляют свободнорадикальной полимеризацией мономера А и необязательно свободнорадикальной полимеризацией растворимых в воде этиленненасыщенных мономеров (мономер В), отличных от мономера А, в водной среде в присутствии по меньшей мере одного растворимого в воде инициатора.
Изобретение относится к частицам акрилового полимера. Частицы акрилового полимера содержат: составляющее звено (A), полученное из метилметакрилата, составляющее звено (B), полученное из алкилового эфира (мет)акриловой кислоты, где алкиловый эфир имеет от 2 до 8 атомов углерода, и составляющее звено (C), полученное из α,β-ненасыщенной карбоновой кислоты, причем частицы находятся в порошкообразной форме и частицы имеют количество элемента натрия от 3,5 до 50 ч./млн.

Изобретение относится к гетерофазному сополимеру полипропилена, полученному с использованием катализа с единым центром полимеризации на металле. Гетерофазный сополимер пропилен-этилена включает (i) гомополимер пропилена и (ii) этилен-пропиленовую эластичную (ЭПЭ) фазу, диспергированную в матрице.

Изобретение относится к способу получения латексов, применяемых для производства различных изделий методом погружного макания. Латекс получают в полупериодическом режиме, путем получения затравочного латекса, добавления к затравочному латексу воды, по меньшей мере одного защитного коллоида, инициирующей системы и части основной смеси мономеров.

Группа изобретений относится к области медицины. Предложен нанокомпозиционный полимерный биоцидный материал, содержащий: 5-10 мас.% модифицированной неорганической слоистой глины, полученной из суспензии, содержащей неорганическую слоистую глину и модификатор при их массовом соотношении от 15/85 до 70/30, при этом модификатор выбирается из полиметакрилоилгуанидин гидрохлорида, полиметакрилатгуанидина, сополимера полиметакрилоилгуанидин гидрохлорида и диаллилдиметиламмоний хлорида или сополимера диаллилдиметиламмоний хлорида и метакрилатгуанидина; 80-93,75 мас.% матричного полимера – полиэтилена; 1,25-10 мас.% компатибилизатора – малеинизированного полиэтилена с содержанием малеиновых групп от 0,3 до 1,5 мас.%.

Изобретение относится к области химии полимеров, а именно к получению макропористых полимерных материалов, которые могут быть использованы при устранении разливов нефтепродуктов с водной поверхности. Макропористый полимерный композиционный материал с магнитными наночастицами получают полимеризацией эмульсии типа «вода в масле», стабилизированной золем магнитных наночастиц маггемита размером 10 – 100 нм с содержанием частиц 0,1 – 0,5 г на 0,1 – 0,3 мл сорбитанмоноолеата. Изобретение обеспечивает получение макропористого полимерного композиционного материала с магнитными наночастицами, расположенными внутри полимерной матрицы, что препятствует их вымыванию при поглощении жидкости. 2 ил., 2 пр.

Наверх