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基本信息

項目名稱：
航空燃油高吸收性材料
小類：
能源化工
簡介：
項目團隊基于實際需求，旨在開發(fā)一種高效的航空廢液回收凈化材料，以達到處理解決由飛機產(chǎn)生的含油污水、廢液、漏油等導(dǎo)致的污染問題。 同時，在測試中創(chuàng)新性的將航空燃油引入相關(guān)性能測試，測試結(jié)果表明合成的材料對航空煤油有著優(yōu)異的吸附性，可以高效、快速地吸收航空油品，同時制得的材料具有只吸收油品，不吸收水的特點，可以在復(fù)雜的油水環(huán)境中凈化水中油污。并且，產(chǎn)品可以重復(fù)利用。
詳細(xì)介紹：
項目團隊基于實際需求，旨在開發(fā)一種高效的航空廢液回收凈化材料，以達到處理解決由飛機產(chǎn)生的含油污水、廢液、漏油等導(dǎo)致的污染問題。 項目按照材料合成、合成工藝改良、材料結(jié)構(gòu)的表征及性能測試等三步完成。 首先，經(jīng)過大量查閱中外文獻并結(jié)合一系列實驗，最終確定以甲基丙烯酸烷基酯為單體，BPO為引發(fā)劑，二乙烯基苯為交聯(lián)劑，采用反向懸浮法合成所需的吸油材料。并對所制備的材料進行處理，使之粉碎便于進行結(jié)構(gòu)表征和性能測試。 利用FT-IR、DSC-TGA、SEM以及吸油率、吸油速率、脫油率等結(jié)構(gòu)性能測試。測試結(jié)果表明：單體已成功聚合，即所制得的材料為單體構(gòu)成的低交聯(lián)度聚合樹脂，性能上達到了預(yù)期的要求。 通過正交試驗，優(yōu)化產(chǎn)品配比，提高吸油材料對航空煤油的吸附性能。 在測試中創(chuàng)新性的將航空燃油引入相關(guān)性能測試，測試結(jié)果表明合成的材料對航空煤油有著優(yōu)異的吸附性，所合成的吸油材料是由幾種單體構(gòu)成低交聯(lián)度共聚物，分子間具有三維交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)部有一定孔隙，通過大分子鏈上的大量親油基團與油品分子的溶劑化作用發(fā)生膨脹。由于網(wǎng)狀交聯(lián)結(jié)構(gòu)的的存在，樹脂只發(fā)生溶脹而不溶解，油分子則包裹在大分子網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，達到吸油保油的目的。因而可以高效、快速地吸收航空油品，飽和倍率接近5g/g。同時制得的材料具有只吸收油品，不吸收水的特點，可以在復(fù)雜的油水環(huán)境中凈化水中油污。 同時，無水乙醇可以對浸過航油的樹脂進行萃取回收，回收率高達80%，提高了產(chǎn)品的可重復(fù)利用性。 利用所合成材料以上性能特點，最后制得吸油袋以及油水分離過濾芯，測試結(jié)果證明，產(chǎn)品可以徹底的吸附混合體系內(nèi)的航空煤油，吸附過濾能力突出。

作品圖片

  • 航空燃油高吸收性材料
  • 航空燃油高吸收性材料
  • 航空燃油高吸收性材料
  • 航空燃油高吸收性材料

作品專業(yè)信息

設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)

項目團隊基于實際需求，旨在開發(fā)一種高效的航空廢液回收凈化材料，以達到處理解決由飛機產(chǎn)生的含油污水、廢液、漏油等導(dǎo)致的污染問題。 項目按照材料合成、合成工藝改良、材料結(jié)構(gòu)的表征及性能測試等三步完成。 首先，經(jīng)過大量查閱中外文獻并結(jié)合一系列實驗，最終確定以甲基丙烯酸烷基酯為單體，BPO為引發(fā)劑，二乙烯基苯為交聯(lián)劑，采用反向懸浮法合成所需的吸油材料。并對所制備的材料進行處理，使之粉碎便于進行結(jié)構(gòu)表征和性能測試。 利用FT-IR、DSC-TGA、SEM以及吸油率、吸油速率、脫油率等結(jié)構(gòu)性能測試。測試結(jié)果表明：單體已成功聚合，即所制得的材料為單體構(gòu)成的低交聯(lián)度聚合樹脂，性能上達到了預(yù)期的要求。 通過正交試驗，優(yōu)化產(chǎn)品配比，提高吸油材料對航空煤油的吸附性能。 在測試中創(chuàng)新性的將航空燃油引入相關(guān)性能測試，測試結(jié)果表明合成的材料對航空煤油有著優(yōu)異的吸附性，可以高效、快速地吸收航空油品，飽和倍率接近5g/g。同時制得的材料具有只吸收油品，不吸收水的特點，可以在復(fù)雜的油水環(huán)境中凈化水中油污。 同時，無水乙醇可以對浸過航油的樹脂進行萃取回收，回收率高達80%，提高了產(chǎn)品的可重復(fù)利用性。 利用所合成材料以上性能特點，最后制得吸油袋以及油水分離過濾芯，測試結(jié)果證明，產(chǎn)品可以徹底的吸附混合體系內(nèi)的航空煤油，吸附過濾能力突出。

科學(xué)性、先進性

項目合成的吸油材料吸油機理不同于現(xiàn)有的一些吸油材料。項目合成的吸油材料的吸油性能與現(xiàn)有的材料相比性能上有以下特點： （1）主要特點是本吸油材料在油一水體系中, 僅吸油不吸水； （2）吸油前體積小, 有利于貯藏和運輸； （3） 合成的產(chǎn)物具有良好耐熱性（差熱圖），較好的油品性能，能夠迅速、徹底的吸收模擬環(huán)境中所混入的航空燃油，性能指標(biāo)優(yōu)良，且具有獨特的徐放性（吸油倍率）。 吸油材料突出的油品性能體現(xiàn)在吸油過程中：當(dāng)將吸油材料投入航空燃油中，由于初始吸附煤油分子較少，并不足以是高分子鏈段伸展開，實際仍處于卷曲纏繞狀態(tài)，此時為分子擴散控制。當(dāng)有分子進入足夠多時，溶劑化作用足夠強，鏈段伸展打開，有熱力學(xué)不平衡態(tài)向平衡態(tài)方向移動。當(dāng)高分子被油分子充分溶脹，高分子鏈端延展到一定程度，由于彈性回力，會慢慢回縮，最總達到熱力學(xué)平衡。

獲獎情況及鑒定結(jié)果

作品榮獲2010年中國民航大學(xué)“波音創(chuàng)新基金”資助，并順利結(jié)題。

作品所處階段

中試階段

技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式

數(shù)據(jù)

作品可展示的形式

實物、產(chǎn)品

使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預(yù)測

合成的產(chǎn)物具有良好耐熱性，較好的油品性能，能夠迅速、徹底的吸收模擬環(huán)境中所混入的航空燃油，性能指標(biāo)優(yōu)良。產(chǎn)品的應(yīng)用性已在含油廢水過濾及水面浮油吸收處理等方面初見成效，項目組已制做吸油袋以及油水分離過濾芯，測試結(jié)果證明，產(chǎn)品可以徹底的吸附混合體系內(nèi)的航空煤油，吸附過濾能力突出。 在制出產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，可以通過不同工藝制出不同形狀、狀態(tài)的吸油性材料，使其在航空領(lǐng)域具有更多的應(yīng)用價值，譬如：油霧過濾器材，機械油密性材料，管道密封材料，以及應(yīng)用于航油泄露無污染處理等。 同時高吸油類材料除了可以應(yīng)用在航空領(lǐng)域外，還有著其他廣泛的應(yīng)用前景，如：海洋、湖泊以及工業(yè)廢液油污處理；石油化學(xué)工業(yè)；橡膠改性劑；油霧過濾材料；芳香劑和殺蟲劑的基材；紙張?zhí)砑觿?

同類課題研究水平概述

高吸油性材料是一種新型特殊的功能高分子材料，它是經(jīng)過適度交聯(lián)后具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)或一定微孔結(jié)構(gòu)的材料，其吸油特性明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的吸油材料。研究者受到高吸水性材料的某些理論的啟發(fā)，于20世紀(jì)60年代開始研究并發(fā)展起來這種新型功能高分子材料——高吸油性材料。這種高吸油性材料具有優(yōu)良的吸收能力，吸油量較傳統(tǒng)的大，保油性能好，對油吸收選擇性及浮油的回收能力強。 美國的Dow Chemical Co在1966年開始研究高吸油性材料并申請了專利。他們以烷基乙烯為單體，經(jīng)二乙烯苯交聯(lián)制得一種非極性的高吸油性材料。其后，在1973年和1990年，日本三井石化和日本觸媒化學(xué)工業(yè)公司分別采用了另外一種方法。這種方法以烷基苯乙稀、甲基丙烯酸長鏈烷基酯（其烷基鏈有2-20個碳原子）為單體，交聯(lián)劑采用二乙烯基苯、乙二醇二丙烯酸甲酯、二甲基丙烯酸甘醇酯等雙烯單體，采用懸浮聚合法二步聚合，首先在較低溫度下聚合一段時間，然后升溫，再繼續(xù)聚合一段時間而后得到聚合物。1989年日本東京大學(xué)的村上謙吉則是研究含有全氯乙烯、三氯乙烷等氯代烴的廢水處理時，用電子束或放射線照射含有交聯(lián)劑的高分子溶液，在過氧化物、硫磺、三氮雜苯等作用下制得交聯(lián)的高吸油性材料。東洋イソキ公司則采用α-烯烴和順丁烯二酸的共聚物，由于含有活潑功能基酸酐，加熱活化得到三維交聯(lián)吸油性材料。日本的三洋化工成功開發(fā)了丙烯酸系交聯(lián)共聚物和聚氨酯泡沫復(fù)合形成的高吸油性材料，它可吸收自重0.5～100倍的甲苯。 我國對高吸油性材料的研究起步較晚，但是發(fā)展速度較快，如浙江大學(xué)和蘇州大學(xué)等單位進行了部分研究和實驗。近年來，國內(nèi)各種研究機構(gòu)在這方面的研究也取得了一定得研究成果，隨著國民經(jīng)濟迅速發(fā)展對高吸油性材料的需求將大增，因此這類高吸油性材料是一種極具有開發(fā)前景的材料。 雖然國內(nèi)外對高吸油性材料性能及合成方法進行一段時間的研究，但本項目首次把航空燃油作為其性能測試指標(biāo)之一，著重探究其在航空領(lǐng)域的應(yīng)用，加入高吸油性材料獲得較高機械油密性能的飛機零部件，且有助于改善飛機維修過程中油污處理困難等問題，并且合成的產(chǎn)物具有良好耐熱性，較好的油品性能，能夠迅速、徹底的吸收模擬環(huán)境中所混入的航空燃油，性能指標(biāo)優(yōu)良。
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