基本信息
- 项目名称：
- 航空燃油高吸收性材料
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 项目团队基于实际需求，旨在开发一种高效的航空废液回收净化材料，以达到处理解决由飞机产生的含油污水、废液、漏油等导致的污染问题。 同时，在测试中创新性的将航空燃油引入相关性能测试，测试结果表明合成的材料对航空煤油有着优异的吸附性，可以高效、快速地吸收航空油品，同时制得的材料具有只吸收油品，不吸收水的特点，可以在复杂的油水环境中净化水中油污。并且，产品可以重复利用。
- 详细介绍：
- 项目团队基于实际需求，旨在开发一种高效的航空废液回收净化材料，以达到处理解决由飞机产生的含油污水、废液、漏油等导致的污染问题。 项目按照材料合成、合成工艺改良、材料结构的表征及性能测试等三步完成。 首先，经过大量查阅中外文献并结合一系列实验，最终确定以甲基丙烯酸烷基酯为单体，BPO为引发剂，二乙烯基苯为交联剂，采用反向悬浮法合成所需的吸油材料。并对所制备的材料进行处理，使之粉碎便于进行结构表征和性能测试。 利用FT-IR、DSC-TGA、SEM以及吸油率、吸油速率、脱油率等结构性能测试。测试结果表明：单体已成功聚合，即所制得的材料为单体构成的低交联度聚合树脂，性能上达到了预期的要求。 通过正交试验，优化产品配比，提高吸油材料对航空煤油的吸附性能。 在测试中创新性的将航空燃油引入相关性能测试，测试结果表明合成的材料对航空煤油有着优异的吸附性，所合成的吸油材料是由几种单体构成低交联度共聚物，分子间具有三维交联网状结构，内部有一定孔隙，通过大分子链上的大量亲油基团与油品分子的溶剂化作用发生膨胀。由于网状交联结构的的存在，树脂只发生溶胀而不溶解，油分子则包裹在大分子网络结构中，达到吸油保油的目的。因而可以高效、快速地吸收航空油品，饱和倍率接近5g/g。同时制得的材料具有只吸收油品，不吸收水的特点，可以在复杂的油水环境中净化水中油污。 同时，无水乙醇可以对浸过航油的树脂进行萃取回收，回收率高达80%，提高了产品的可重复利用性。 利用所合成材料以上性能特点，最后制得吸油袋以及油水分离过滤芯，测试结果证明，产品可以彻底的吸附混合体系内的航空煤油，吸附过滤能力突出。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 项目团队基于实际需求，旨在开发一种高效的航空废液回收净化材料，以达到处理解决由飞机产生的含油污水、废液、漏油等导致的污染问题。 项目按照材料合成、合成工艺改良、材料结构的表征及性能测试等三步完成。 首先，经过大量查阅中外文献并结合一系列实验，最终确定以甲基丙烯酸烷基酯为单体，BPO为引发剂，二乙烯基苯为交联剂，采用反向悬浮法合成所需的吸油材料。并对所制备的材料进行处理，使之粉碎便于进行结构表征和性能测试。 利用FT-IR、DSC-TGA、SEM以及吸油率、吸油速率、脱油率等结构性能测试。测试结果表明：单体已成功聚合，即所制得的材料为单体构成的低交联度聚合树脂，性能上达到了预期的要求。 通过正交试验，优化产品配比，提高吸油材料对航空煤油的吸附性能。 在测试中创新性的将航空燃油引入相关性能测试，测试结果表明合成的材料对航空煤油有着优异的吸附性，可以高效、快速地吸收航空油品，饱和倍率接近5g/g。同时制得的材料具有只吸收油品，不吸收水的特点，可以在复杂的油水环境中净化水中油污。 同时，无水乙醇可以对浸过航油的树脂进行萃取回收，回收率高达80%，提高了产品的可重复利用性。 利用所合成材料以上性能特点，最后制得吸油袋以及油水分离过滤芯，测试结果证明，产品可以彻底的吸附混合体系内的航空煤油，吸附过滤能力突出。
科学性、先进性
- 项目合成的吸油材料吸油机理不同于现有的一些吸油材料。项目合成的吸油材料的吸油性能与现有的材料相比性能上有以下特点： （1）主要特点是本吸油材料在油一水体系中, 仅吸油不吸水； （2）吸油前体积小, 有利于贮藏和运输； （3） 合成的产物具有良好耐热性（差热图），较好的油品性能，能够迅速、彻底的吸收模拟环境中所混入的航空燃油，性能指标优良，且具有独特的徐放性（吸油倍率）。 吸油材料突出的油品性能体现在吸油过程中：当将吸油材料投入航空燃油中，由于初始吸附煤油分子较少，并不足以是高分子链段伸展开，实际仍处于卷曲缠绕状态，此时为分子扩散控制。当有分子进入足够多时，溶剂化作用足够强，链段伸展打开，有热力学不平衡态向平衡态方向移动。当高分子被油分子充分溶胀，高分子链端延展到一定程度，由于弹性回力，会慢慢回缩，最总达到热力学平衡。
获奖情况及鉴定结果
- 作品荣获2010年中国民航大学“波音创新基金”资助，并顺利结题。
作品所处阶段
- 中试阶段
技术转让方式
- 数据
作品可展示的形式
- 实物、产品
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 合成的产物具有良好耐热性，较好的油品性能，能够迅速、彻底的吸收模拟环境中所混入的航空燃油，性能指标优良。产品的应用性已在含油废水过滤及水面浮油吸收处理等方面初见成效，项目组已制做吸油袋以及油水分离过滤芯，测试结果证明，产品可以彻底的吸附混合体系内的航空煤油，吸附过滤能力突出。 在制出产品的基础上，可以通过不同工艺制出不同形状、状态的吸油性材料，使其在航空领域具有更多的应用价值，譬如：油雾过滤器材，机械油密性材料，管道密封材料，以及应用于航油泄露无污染处理等。 同时高吸油类材料除了可以应用在航空领域外，还有着其他广泛的应用前景，如：海洋、湖泊以及工业废液油污处理；石油化学工业；橡胶改性剂；油雾过滤材料；芳香剂和杀虫剂的基材；纸张添加剂。
同类课题研究水平概述
- 高吸油性材料是一种新型特殊的功能高分子材料，它是经过适度交联后具有三维网络结构或一定微孔结构的材料，其吸油特性明显优于传统的吸油材料。研究者受到高吸水性材料的某些理论的启发，于20世纪60年代开始研究并发展起来这种新型功能高分子材料——高吸油性材料。这种高吸油性材料具有优良的吸收能力，吸油量较传统的大，保油性能好，对油吸收选择性及浮油的回收能力强。 美国的Dow Chemical Co在1966年开始研究高吸油性材料并申请了专利。他们以烷基乙烯为单体，经二乙烯苯交联制得一种非极性的高吸油性材料。其后，在1973年和1990年，日本三井石化和日本触媒化学工业公司分别采用了另外一种方法。这种方法以烷基苯乙稀、甲基丙烯酸长链烷基酯（其烷基链有2-20个碳原子）为单体，交联剂采用二乙烯基苯、乙二醇二丙烯酸甲酯、二甲基丙烯酸甘醇酯等双烯单体，采用悬浮聚合法二步聚合，首先在较低温度下聚合一段时间，然后升温，再继续聚合一段时间而后得到聚合物。1989年日本东京大学的村上谦吉则是研究含有全氯乙烯、三氯乙烷等氯代烃的废水处理时，用电子束或放射线照射含有交联剂的高分子溶液，在过氧化物、硫磺、三氮杂苯等作用下制得交联的高吸油性材料。东洋イソキ公司则采用α-烯烃和顺丁烯二酸的共聚物，由于含有活泼功能基酸酐，加热活化得到三维交联吸油性材料。日本的三洋化工成功开发了丙烯酸系交联共聚物和聚氨酯泡沫复合形成的高吸油性材料，它可吸收自重0.5～100倍的甲苯。 我国对高吸油性材料的研究起步较晚，但是发展速度较快，如浙江大学和苏州大学等单位进行了部分研究和实验。近年来，国内各种研究机构在这方面的研究也取得了一定得研究成果，随着国民经济迅速发展对高吸油性材料的需求将大增，因此这类高吸油性材料是一种极具有开发前景的材料。 虽然国内外对高吸油性材料性能及合成方法进行一段时间的研究，但本项目首次把航空燃油作为其性能测试指标之一，着重探究其在航空领域的应用，加入高吸油性材料获得较高机械油密性能的飞机零部件，且有助于改善飞机维修过程中油污处理困难等问题，并且合成的产物具有良好耐热性，较好的油品性能，能够迅速、彻底的吸收模拟环境中所混入的航空燃油，性能指标优良。
