聚烯烃合金基大块多孔碳制备Preparation of Porous Carbon Monoliths Based on Polyolefin Alloys
李程鹏;廖霖清;张百良;钟志颖;李思东;殷腾科;
摘要(Abstract)：
【目的】开发废弃聚丙烯源的多孔碳材料。【方法】以等规聚丙烯(IPP)和无规聚丙烯(APP)的合金为起始原料,经过磺酸化和碳化反应制备聚烯烃合金基多孔碳,并利用红外光谱(FTIR)、差热分析(DSC)、扫描电镜(SEM)对聚丙烯合金及其碳化材料的结构和形貌进行表征,最后以罗丹明b为模型染料研究得到多孔碳的吸附特性。【结果】DSC研究发现,随着APP引入,IPP结晶度从约55%降至约32%。结晶度降低,有效促进磺酸化和交联。FTIR分析表明,磺酸化改性后,其分子骨架中不仅产生了特征的磺酸基团吸收信号,还产生了共轭碳碳双键的特征信号。研究还发现,当APP和IPP用量为1∶1时,其交联度可达约15%。SEM形貌观察发现,磺酸化改性样品均可实现成功碳化,且碳化后样品具有丰富的孔道结构。当APP和IPP用量为1∶1时,碳化率最高可达约14.0%。【结论】本研究制备多孔碳的方法具有高度可行性,当IPP与APP比例为1∶1时所制备的聚烯烃合金基多孔碳材料,其磺酸化效果最好、交联度最高、碳化率最高且吸附性能最好。
关键词(KeyWords)： 聚丙烯;多孔碳;结晶;磺酸化
基金项目(Foundation): 广东海洋大学博士启动项目(R17003);广东海洋大学创新训练项目(CXXL2018189)
作者(Authors): 李程鹏;廖霖清;张百良;钟志颖;李思东;殷腾科;
参考文献(References)：
- [1]郑宁来. 2016年我国聚烯烃发展[J].合成树脂及塑料,2016, 33(3):88.
- [2]李道季.海洋微塑料污染状况及其应对措施建议[J].环境科学研究, 2019, 32(2):197-202.
- [3] WANG J C, LIU Q. An efficient one-step condensation and activation strategy to synthesize porous carbons with optimal micropore sizes for highly selective CO2adsorption[J]. Nanoscale, 2014, 8:4148-4156.
- [4] LEE J, KIM J, HYEON T. Recent Progress in the Synthesis of Porous Carbon Materials[J]. Advanced Materials, 2006, 16:2073-2094.
- [5] LI H Z, SUN Z B, ZHANG L, et al. A cost-effective porous carbon derived from pomelo peel for the removal of methyl orange from aqueous solution[J]. Colloids and Surfaces, A. Physicochemical and Engineering Aspects.2016, 489:191-199.
- [6]吴为亚,程江来,商永嘉.多孔碳球制备及应用研究进展[J].化工新型材料, 2014, 42(12):217-219.
- [7]赵梦奇,司马义·努尔拉,米红宇.基于多孔碳材料对重金属离子吸附性能的研究进展[J].材料科学与工程学报, 2014(2):301-306.
- [8] POSTEMA A R, DEGROOT H, PENNINGS A J.Amorphous carbon fibres from linear low density polyethylene[J]. Journal of Materials Science, 1990, 10:4216-4222.
- [9] GONG J, LIU J, CHEN X C, et al. Converting real-world mixed waste plastics into porous carbon nanosheets with excellent performance in the adsorption of an organic dye from wastewater[J]. Journal of Materials Chemistry A,2015, 1:341-351.
- [10] LI C P, ZHU H J, SALIM N V, et al. Preparation of microporous carbon materials via in-depth sulfonation and stabilization of polyethylene[J]. Polymer Degradation and Stability, 2016,134:272-283.
- [11] BOROVANSKA I, DOBREVA T, BENAVENTE R, et al.Quality assessment of recycled and modified LDPE/PP blends[J]. Journal of Elastomers and Plastics, 2012, 6:479-497.
- [12]喻献国.导电含硫聚合物的结构与性能及储锂机理研究[D].上海:中国科学院研究生院(上海微系统与信息技术研究所), 2005.
- [13]冯杰,冯绍华,相益信,等.磺化反应对聚丙烯膜亲水性的改善[J].塑料, 2010, 39(5):28-30.
- [14]谢奔,陈鹏,顾群,等.磺化功能改性聚乙烯研究进展[J].功能材料, 2016, 47(1):1001-1006.
- [15]胡皆汉,郑学仿著.实用红外光谱学[M].北京:科学出版社, 2011:397.
- [16]李国林,吴水珠,曾钫,等.高模量高强度PP/PA6复合材料的制备与研究[J].塑料工业, 2009, 37(10):25-27.
- [17]黄健,张云灿,左文京,等. PP/EPDM/高岭土三元共混体系的脆韧转变[J].工程塑料应用, 2000(10):6-9.
- [18]汪凯.超高分子量聚乙烯/聚丙烯复合材料的制备及性能研究[D].杭州:浙江理工大学, 2018.
- [19] ISMAIL KARACAN, BENLI H. Use of sulfonation procedure for the development of thermally stabilized isotactic polypropylene fibers prior to carbonization[J].Journal of Applied Polymer Science, 2012, 1:234-245.
- [20] LI C P, HOU T T, Vongsvivut J, et al. Simultaneous crystallization and decomposition of PVA/MMT composites during non-isothermal process[J].Thermochimica Acta, 2015, 618:26-35.
- [21]王星罡.煤基活性炭的制备及其对有机染料罗丹明b的吸附[J].山西化工, 2018, 38(6):27-28.
- [22]曾会会,仪桂云,邢宝林,等. SiO2/还原氧化石墨烯复合材料的简易制备及对罗丹明B的吸附[J].化工进展, 2018, 37(3):1084-1091.