[发明专利]一种具有乳化水破乳、聚结功能的聚合物及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种具有乳化水破乳、聚结功能的聚合物及其制备方法和应用。所述具有乳化水破乳、聚结功能的聚合物由以下组分制备而成：单体100份、引发剂1～5份、链转移剂0.5～3份和有机溶剂100～900份，其中，所述单体由以下组分组成：含双亲性分子链段的功能单体5～40份、含交联基团的丙烯酸单体5～30份、丙烯酸酯软单体10～60份和丙烯酸酯硬单体0～40份。本发明所述聚合物对各种多孔滤材有较强的附着力，且干燥后不堵塞材料孔隙，乳化水滴与聚合物表面发生接触碰撞后会发生破乳进而发生聚结，形成大水滴从而易于实现分离，在油水分离领域具有广泛应用前景。

技术领域

本发明属于高分子材料和过滤材料技术领域，具体涉及一种具有乳化水破乳、聚结功能的聚合物及其制备方法和应用。

背景技术

油液中污染水是油品质量的一项重要指标，是导致发动机故障的主要原因之一。燃油中的污染水能分解油液中的某些添加剂形成酸，对发动机喷油系统和发动机本身产生腐蚀；同时，污染水的存在会加速油液的氧化而生成粘稠的污泥，容易对喷嘴、滤清器等有微孔的零部件造成堵塞。另外，在低温情况下，燃油中的污染水分会结冰堵塞发动机油路，影响供油；油液中存在的水分会降低油液燃烧值，导致污染其他排放量的增大。因此将水从油液中分离出来显得尤为必要。

由于我国石油深加工能力有限，市售的柴油或煤油中含水量一般高达1500mL·m^-3，目前的油水分离材料只能除去自由水，而油包水(W/O)状态乳化水由于粒径小(表面活性剂包围的直径20μm)和乳化剂的稳定作用，普通的油水分离材料难以除去乳化水。尽管有报道提出采用超疏水亲油的纳米孔径过滤膜能够有效对乳化水进行分离，但是纳米分离膜本身的制作方法、价格以及滤膜极其有限的处理能力限制了该方法的大规模工业化应用。因此，燃油中乳化水的有效去除是亟待解决的重要问题，油液中的乳化水已成为影响燃油品质的重要原因，也是直接造成发动机性能与效率下降，污染排放量增多的主要因素。

目前工业应用仍采用聚结-分离法去除油液中的污染水，但其对乳化水的过滤效率低下是致命问题。随着燃油低硫化推广，燃油中的添加剂(特别是表面活性剂)会导致燃油的界面张力越来越低，乳化水颗粒的稳定性提高，通过简单物理碰撞的方法将无法实现乳化水的高效破乳聚结作用，并且在应用过程中油液中表面活性剂会吸附到纤维表面而导致聚结材料失效。因此，要实现对燃油中乳化水的有效去除，首先就是要能够对乳化水进行破乳。传统的破乳方法存在能耗高，操作条件苛刻，效果不佳或容易引入污染等不足。如果能够通过多孔材料在油液通过时，乳化水滴碰撞到材料表面时能够与材料表面具有某些特殊亲和性能的功能物质进行作用，打破表面活性剂在乳化水表面的平衡状态，起到破乳作用，进而聚结成为较大颗粒的水滴，从而易于实现分离。

中国专利CN90100387公开了通过在过滤器内填装强亲水性的多孔颗粒滤料，可实现油中乳化水在流经滤料过程中聚结为大颗粒水滴分离出来。这种装载填料的方法，填料颗粒大是孔径大，流体与填料颗粒表明接触不充分，导致聚结效果差，而填料颗粒小时，填料的装载量大、孔隙率低且容易形成滤饼，导致过滤器处理量小。

中国专利CN97123310公开了将原油污水通过高压泵注入经过表面深层接枝或改性带有化学破乳性能的亲水、疏油或亲油、疏水的官能基团的有机高分子复合薄膜组成的反渗透膜管中，通过几种不同润湿行为的复合膜组成的材料可达到污水中各种乳化液滴颗粒的破乳与粗粒化，从而达到分离状态。欧洲专利EP0017283公开了具有亲油与亲水微区的微米多孔膜，实现对W/O型乳液有效的破乳分离。微孔过滤膜虽然能够处理实现乳液液滴颗粒的破乳，但是由于微孔膜为二维过滤材料，阻力大，处理量极小，应用寿命短，并且由于表面容易被污染，导致化学成分的改性而导致材料失效。

中国专利CN1613541通过在微米孔隙基材上涂覆一层高温烧结的二氧化钛与二氧化硅复合薄膜，经紫外光照射后获得超双亲特性，能够破坏油-水界面上吸附膜，实现乳化水的过滤破乳。相比单一超亲水聚结材料，这种超双亲性质的过滤材料能够起到很好的破乳效果。但是这种无机材料膜的制备需要高温烧结，不但工艺应用要求高，并且在不耐高温的基材上就无法得到应用。