楊麗娟，彭曉宏，吉春艷，楊建宇，楊俊峰

（1. 華南理工大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，廣東 廣州 510640；2. 清遠(yuǎn)市美樂仕油墨有限公司，廣東 清遠(yuǎn) 511540；3. 廣州雅克化工有限公司，廣東 廣州 510820）

新型叔銨鹽高分子絮凝劑的合成及應(yīng)用

楊麗娟1，彭曉宏1，吉春艷1，楊建宇2，楊俊峰3

（1. 華南理工大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，廣東 廣州 510640；2. 清遠(yuǎn)市美樂仕油墨有限公司，廣東 清遠(yuǎn) 511540；3. 廣州雅克化工有限公司，廣東 廣州 510820）

以甲基丙烯酸二甲胺乙酯（DMAEMA）為單體，偶氮二異丁腈（AIBN）為引發(fā)劑，采用溶液聚合法合成叔胺均聚物聚甲基丙烯酸二甲胺乙酯（PDMAEMA），將PDMAEMA和油酸中和反應(yīng)制備叔銨鹽聚合物聚甲基丙烯酸二甲胺乙酯的油酸鹽（PDMAEMA-oleic acid）絮凝劑，通過正交實(shí)驗(yàn)和單因素實(shí)驗(yàn)對(duì)合成工藝條件進(jìn)行優(yōu)化，考察了PDMAEMA-oleic acid絮凝精制后的再生油性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在w（AIBN）=1.5%～2.0%、w（DMAEMA）= 33%～41%、反應(yīng)溫度58～64 ℃、反應(yīng)時(shí)間8～10 h的條件下，DMAEMA轉(zhuǎn)化率為92.98%～95.50%，PDMAEMA特性黏數(shù)為18.48～30.76 mL/g；在中和反應(yīng)時(shí)間4～6 h、中和反應(yīng)溫度40～45 ℃、酸中和量（w）35%～45%、n（油酸）∶n（DMAEMA）=（0.4～0.6）∶1的條件下，制備的PDMAEMA-oleic acid絮凝油酸值（KOH）降至0.75～0.90 mg/g，透光率增至96%～98%；PDMAEMA-oleic acid絮凝精制后的再生油性能優(yōu)于白土精制再生油的性能。

聚甲基丙烯酸二甲胺乙酯；偶氮二異丁腈；叔銨鹽；油酸；絮凝精制；絮凝劑

隨著全球潤滑油消耗量的增加，原油生產(chǎn)的礦物基礎(chǔ)油量供不應(yīng)求，而產(chǎn)生的廢潤滑油量也日益增多［1］。填埋或焚燒廢潤滑油，會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重污染［2］。廢潤滑油的回收利用，有利于環(huán)保和資源的利用［3］。目前，廢潤滑油加氫工藝［4-5］、溶劑精制［6-7］對(duì)設(shè)備的要求較高，條件苛刻，僅適用于大型的再生廠；傳統(tǒng)的硫酸-白土工藝［8-9］，設(shè)備簡單，操作性強(qiáng)，原料易得，成本低，但該工藝會(huì)產(chǎn)生大量的酸渣和白土廢渣［10］，對(duì)環(huán)境造成二次污染，因此，迫切需要改進(jìn)或取代該工藝。應(yīng)用于廢潤滑油再生工藝中的絮凝劑多為無機(jī)小分子絮凝劑［11］，如聚合氯化鋁，成本低，原料易得，但存在用量大、絮凝效率低等問題。高分子絮凝劑的絮凝作用機(jī)理是高分子與兩個(gè)以上的膠體或微粒表面發(fā)生復(fù)雜的“吸附架橋”作用［12-13］。高分子絮凝劑具有污染小、有利于環(huán)保、投加量少、效率高等優(yōu)點(diǎn)，可彌補(bǔ)無機(jī)絮凝劑的劣勢。

本工作以甲基丙烯酸二甲胺乙酯（DMAEMA）為單體，偶氮二異丁腈（AIBN）為引發(fā)劑，采用溶液聚合法合成叔胺均聚物聚甲基丙烯酸二甲胺乙酯（PDMAEMA），將PDMAEMA和油酸中和反應(yīng)制備叔銨鹽聚合物聚甲基丙烯酸二甲胺乙酯的油酸鹽（PDMAEMA-oleic acid）絮凝劑，通過正交實(shí)驗(yàn)和單因素實(shí)驗(yàn)對(duì)合成工藝條件進(jìn)行優(yōu)化，考察了PDMAEMA-oleic acid絮凝精制后的再生油性能。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 原料和儀器

DMAEMA：工業(yè)級(jí)，廣州三旺材料化學(xué)有限公司； AIBN：化學(xué)純，上海潤捷化學(xué)試劑有限公司；無水乙醇、油酸：分析純，天津富宇有限責(zé)任公司；濃硫酸（95%（w）～98%（w））：工業(yè)級(jí)，天津富宇有限責(zé)任公司；廢潤滑油、紅油：佛山市格能環(huán)?？萍加邢薰?。

MAGNA-IR760型傅里葉變換紅外光譜儀：Nicolet公司；DRX-400MHz型超導(dǎo)核磁共振譜儀：Bruker公司；723/UV756型分光光度計(jì)：上海精密科學(xué)儀器有限公司。

1.2 PDMAEMA-oleic acid的制備

在裝有蛇形冷凝管、攪拌器、氮?dú)鈱?dǎo)管的三頸瓶中加入一定量的單體DMAEMA、引發(fā)劑AIBN和乙醇，攪拌，通N2除氧，20 min后，加熱到一定溫度，保溫聚合反應(yīng)一定時(shí)間，得一系列淡黃色叔胺均聚產(chǎn)物PDMAEMA。稱取一定量的PDMAEMA溶于乙醇，將其加入到裝有攪拌磁子的單頸燒瓶中，向瓶中加入一定量的油酸中和劑和乙醇溶劑，在恒溫的條件下中和反應(yīng)一段時(shí)間，得叔銨鹽聚合物PDMAEMA-oleic acid。

1.3 絮凝實(shí)驗(yàn)方法

稱取一定量的蒸餾紅油和濃硫酸（m（紅油）∶m（濃硫酸）=1∶0.06），控制酸化溫度30℃，將濃硫酸緩慢滴入盛有紅油的燒杯中，攪拌50 min，取出，室溫下靜置沉降8 h，得酸化油。倒出上層酸化油，加入酸化油8%（w）的高分子絮凝劑進(jìn)行絮凝，得到絮凝油；按m（白土）∶m（酸化油）= 0.03∶1稱取一定量的白土溶于酸化油中，80℃下攪拌20 min，取出，冷至室溫，沉降12 h，過濾，得白土新油。

1.3 分析方法

按GB/T 1632.1—2008［14］測定并計(jì)算PDMAEMA乙醇溶液的特性黏數(shù)。以乙醇作溶劑，用50 mL容量瓶配制一定濃度的聚合物乙醇溶液，用非稀釋型烏氏粘度計(jì)測定并計(jì)算（30±0.05）℃恒溫條件下溶液的特性黏數(shù)。

參照GB/T264—1983［15］測定油品酸值。

2 結(jié)果與討論

2.1 合成PDMAEMA的正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果

采用L16（45）的正交實(shí)驗(yàn)，以DMAEMA轉(zhuǎn)化率和絮凝油透光率為指標(biāo)，探討AIBN用量、DMAEMA用量、反應(yīng)溫度及反應(yīng)時(shí)間等因素對(duì)PDMAEMA合成及性能的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1。

采用直觀分析法和方差分析法對(duì)正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，結(jié)果見表2和表3。從表2可看出，合成條件對(duì)DMAEMA轉(zhuǎn)化率影響的大小順序?yàn)椋悍磻?yīng)時(shí)間＞ AIBN用量＞DMAEMA用量＞反應(yīng)溫度，反應(yīng)的優(yōu)化條件為：AIBN用量2.0%（w），DMAEMA用量35%（w），反應(yīng)溫度60 ℃，反應(yīng)時(shí)間為12 h。合成條件對(duì)絮凝油透光率影響的大小順序?yàn)椋篋MAEMA用量＞ 反應(yīng)溫度＞ AIBN用量＞反應(yīng)時(shí)間，反應(yīng)的優(yōu)化條件為：AIBN用量1.0%（w），DMAEMA用量35%（w），反應(yīng)溫度70 ℃，反應(yīng)時(shí)間10 h。

從表3可看出，AIBN用量為DMAEMA轉(zhuǎn)化率的較主要的影響因素，為絮凝油透光率較次要的影響因素，根據(jù)主要因素時(shí)的優(yōu)水平考慮，選取AIBN用量2.0%（w）；反應(yīng)時(shí)間為DMAEMA轉(zhuǎn)化率的最主要的影響因素，為絮凝油透光率的最次要的影響因素，同樣根據(jù)主要因素時(shí)的優(yōu)水平考慮，選取反應(yīng)時(shí)間為10 h。因此，合成PDMAEMA的最優(yōu)條件為：AIBN用量2.0%（w），DMAEMA用量35%（w），反應(yīng)溫度60 ℃，反應(yīng)時(shí)間10 h。

表1 合成PDMAEMA的正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 1 Scheme of orthogonal experiments for focculant synthesis

表2 合成PDMAEMA的直觀分析結(jié)果Table 2 Analysis for the orthogonal experiment results

表3 合成PDMAEMA的方差分析結(jié)果Table 3 Variance analysis for the orthogonal experiment results

以合成PDMAEMA的最優(yōu)條件進(jìn)行驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，DMAEMA轉(zhuǎn)化率為91.82%，絮凝油透光率為92.0%，高于正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果中最好的第13號(hào)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。因此，所得最優(yōu)條件為優(yōu)選方案。

2.2 PDMAEMA的單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.2.1 AIBN用量的影響

AIBN用量對(duì)DMAEMA轉(zhuǎn)化率和PDMAEMA特性黏數(shù)的影響見圖1。由圖1可知，隨AIBN用量的增加，DMAEMA轉(zhuǎn)化率先增大后降低，PDMAEMA的特性黏數(shù)逐漸降低。這是因?yàn)楫?dāng)AIBN用量低于1.3%（w）時(shí)，反應(yīng)體系中的活性種的數(shù)目較少，DMAEMA轉(zhuǎn)化率低于80%，特性黏數(shù)較高；當(dāng)AIBN用量（w）為1.5%～2.0%時(shí)，反應(yīng)體系中的活性種數(shù)目增加，DMAEMA轉(zhuǎn)化率增加，自由基之間更易相互碰撞而終止，加快了鏈終止速率，增長鏈自由基壽命縮短，分子鏈上的單體結(jié)構(gòu)單元數(shù)減少，聚合物特性黏數(shù)降低（22.54～25.03 mL/g）。當(dāng)AIBN用量（w）為2.0%～2.4%時(shí)，反應(yīng)初期形成大量的單體自由基，通過鏈增長形成的鏈自由基數(shù)目也多，進(jìn)一步使自由基之間的相互碰撞和終止的幾率增大，鏈終止速率進(jìn)一步加快，單體轉(zhuǎn)化率降低，PDMAEMA特性黏數(shù)持續(xù)降低，均聚物的相對(duì)分子質(zhì)量降低。因此，AIBN用量（w）為1.5%～2.0%較適宜。

圖1 AIBN用量對(duì)DMAEMA轉(zhuǎn)化率和PDMAEMA特性黏數(shù)的影響Fig.1 Efects of AIBN dosage on the conversion of DMAEMA and the intrinsic viscosity[η] of PDMAEMA.Reaction conditions：w(DMAEMA)=35%，64 ℃，10 h.PDMAEMA：poly(N，N-dimethylaminoethyl methacrylate).

2.2.2 DMAEMA用量的影響

D M A E M A用量對(duì)D MA E M A轉(zhuǎn)化率和PDMAEMA特性黏數(shù)的影響見圖2。由圖2可知，隨DMAEMA用量的增加，DMAEMA轉(zhuǎn)化率增大，PDMAEMA的特性黏數(shù)先增大后降低。這是因?yàn)锳IBN分子處在DMAEMA單體或溶劑的“籠子”中，在籠內(nèi)分解成的初級(jí)自由基必須及時(shí)擴(kuò)散出籠子，才可引發(fā)籠外DMAEMA單體參與聚合。當(dāng)DMAEMA用量（w）較少（27%～30%）時(shí)，一方面初級(jí)自由基因溶劑分子的“籠蔽效應(yīng)”而過早終止不能繼續(xù)引發(fā)聚合，另一方面增長活性鏈向溶劑鏈轉(zhuǎn)移而終止，DMAEMA轉(zhuǎn)化率降低（85.32%～86.71%），PDMAEMA特性黏數(shù)降低（24.16～25.17 mL/g），均聚物相對(duì)分子質(zhì)量??；當(dāng)DMAEMA用量（w）較多（33%～41%）時(shí)，初級(jí)自由基引發(fā)DMAEMA聚合的幾率增大，DMAEMA轉(zhuǎn)化率逐漸升高，PDMAEMA特性黏數(shù)增加（25.27～39.17 mL/g）；當(dāng)DMAEMA用量進(jìn)一步增加（44%（w））時(shí)，初級(jí)自由基因單體的籠蔽效應(yīng)突出而過早終止，且體系反應(yīng)一定時(shí)間后，隨體系黏度增加，活性鏈自由基擴(kuò)散受阻，聚合速率降低，鏈終止速率增大，因此均聚物特性黏數(shù)下降（31.29 mL/g），相對(duì)分子質(zhì)量降低。因此DMAEMA用量（w）為33%～41%時(shí)較適宜。

圖2 DMAEMA用量對(duì)DMAEMA轉(zhuǎn)化率和PDMAEMA特性黏數(shù)的影響Fig.2 Efects of DMAEMA dosage on the conversion of DMAEMA and the intrinsic viscosity of PDMAEMA.Reaction conditions：w(AIBN)=1.5%，64 ℃，10 h.

2.2.3 反應(yīng)溫度的影響

反應(yīng)溫度對(duì)單體D M A E M A轉(zhuǎn)化率和PDMAEMA特性黏數(shù)的影響見圖3。由圖3可知，隨反應(yīng)溫度的升高，單體轉(zhuǎn)化率增大，PDMAEMA的特性黏數(shù)先增大后減小。當(dāng)反應(yīng)溫度為56～58℃時(shí)，單體轉(zhuǎn)化率較低（80.19%～82.49%），PDMAEMA特性黏數(shù)較?。?9.03～21.87 mL/g）。這是因?yàn)楫?dāng)反應(yīng)溫度低時(shí)，AIBN分解的半衰期長，體系中的自由基活性種較少，鏈增長速率低，絮凝劑相對(duì)分子質(zhì)量偏低。當(dāng)反應(yīng)溫度為58～64℃時(shí)，一方面由于AIBN分解的半衰期縮短導(dǎo)致體系中的自由基活性種增加，另一方面單體及鏈自由基的的活動(dòng)能力均增強(qiáng)，鏈增長速率增加，單體轉(zhuǎn)化率和均聚物特性黏數(shù)均增大，絮凝劑相對(duì)分子質(zhì)量變大。溫度進(jìn)一步升高（64～68 ℃），AIBN在較短時(shí)間內(nèi)分解成大量的初級(jí)自由基引發(fā)單體聚合，鏈引發(fā)速率及鏈終止速率均增大，均聚物特性黏數(shù)降低至19.61～23.47 mL/g。因此，適宜的反應(yīng)溫度為58～64 ℃。

圖3 反應(yīng)溫度對(duì)DMAEMA轉(zhuǎn)化率和PDMAEMA特性黏數(shù)的影響Fig.3 Efects of reaction temperature on the conversion of DMAEMA and the intrinsic viscosity of PDMAEMA.Reaction conditions：w(AIBN)=1.5%，w(DMAEMA)=35%，10 h.

2.2.4 反應(yīng)時(shí)間的影響

反應(yīng)時(shí)間對(duì)單體D M A E M A轉(zhuǎn)化率和PDMAEMA特性黏數(shù)的影響見圖4。

圖4 反應(yīng)時(shí)間對(duì)DMAEMA轉(zhuǎn)化率和PDMAEMA特性黏數(shù)的影響Fig.4 Efects of reaction time on the conversion of DMAEMA and the intrinsic viscosity of PDMAEMA.Reaction conditions：w(AIBN)=1.5%，w(DMAEMA)=35%，64 ℃.

從圖4可看出，隨反應(yīng)時(shí)間的延長，單體轉(zhuǎn)化率呈增大的趨勢，PDMAEMA的特性黏數(shù)呈先增大后減小的趨勢。當(dāng)反應(yīng)時(shí)間為6～8 h時(shí)，反應(yīng)時(shí)間低于AIBN在64 ℃下分解的半衰期（10 h），體系中AIBN未能充分分解產(chǎn)生較多的活性種，同時(shí)由于DMAEMA單體活性較低，導(dǎo)致單體轉(zhuǎn)化率較低（90.50%～90.68%），PDMAEMA特性黏數(shù)較?。?8.46～18.48 mL/g），相對(duì)分子質(zhì)量較低；當(dāng)反應(yīng)時(shí)間為8～10 h時(shí)，AIBN分解充分引發(fā)單體聚合，體系中的活性種數(shù)目增加，單體轉(zhuǎn)化率增大（95%），PDAMEAM特性黏數(shù)增至25.28 mL/g，相對(duì)分子質(zhì)量較大；當(dāng)反應(yīng)時(shí)間進(jìn)一步延長至12 h時(shí)，體系黏度變大，鏈自由基及單體擴(kuò)散均受控制，鏈終止速率增加，而鏈增長速率降低，易造成聚合終止，PDMAEMA特性黏數(shù)降至20.76 mL/g，對(duì)應(yīng)的相對(duì)分子質(zhì)量較小。因此適宜的反應(yīng)時(shí)間為8～10 h。

綜上所述，合成叔胺均聚物PDMAEMA的適宜條件為：w（A I B N）=1.5%～2.0%，w（DMAEMA）= 33%～41%，反應(yīng)溫度58～64℃，反應(yīng)時(shí)間8～10 h。在此條件下，單體轉(zhuǎn)化率較高（為92.98%～95.50%），PDMAEMA特性黏數(shù)為18.48～30.76 mL/g。

2.3 PDMAEMA-oleic acid的制備工藝條件優(yōu)化結(jié)果

將在w（AIBN）=1.5%、w（DMAEMA）= 35%、反應(yīng)溫度60 ℃、反應(yīng)時(shí)間8～10 h條件下制備的PDMAEMA，加入油酸進(jìn)行中和反應(yīng)，得PDMAEMA-oleic acid。單因素實(shí)驗(yàn)改變中和反應(yīng)時(shí)間、中和反應(yīng)溫度、油酸加入量、中和度等，考察各因素對(duì)PDMAEMA-oleic acid性能的影響。

2.3.1 中和反應(yīng)時(shí)間的影響

中和反應(yīng)時(shí)間對(duì)PDMAEMA-oleic acid性能的影響見圖5。

圖5 中和反應(yīng)時(shí)間對(duì)絮凝油酸值及透光率的影響Fig.5 Efects of neutralization time on the acid number and transmittance of focculated oil.Neutralization reaction conditions：40 ℃，oleic acid content 40%(w)，n(oleic acid)∶n(DMAEMA)=0.5∶1.

從圖5可看出，隨中和反應(yīng)時(shí)間的延長，絮凝油酸值先增大后減小，絮凝油透光率呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢。這是因?yàn)楫?dāng)反應(yīng)時(shí)間較短（1～3 h）時(shí)，中和程度低（55.60%～80.39%），有助于增大PDMAEMA油溶性的酸銨基團(tuán)數(shù)目較少，絮凝效果較差，絮凝油透光率低，酸值偏高；當(dāng)中和時(shí)間為4～6 h時(shí)，中和程度加深（86.54%～89.12%），PDMAEMA-oleic acid 能更好的與油混溶，且高分子鏈伸展，絮凝效果增強(qiáng)，絮凝油酸值（KOH）降至0.75 mg/g，透光率增至98.3%。因此，適宜的中和反應(yīng)時(shí)間為4～6 h。

2.3.2 中和反應(yīng)溫度的影響

中和反應(yīng)溫度對(duì)PDMAEMA-oleic acid性能的影響見圖6。由圖6可知，隨中和反應(yīng)溫度的升高，絮凝油酸值呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢，絮凝油透光率呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，中和反應(yīng)溫度為40℃時(shí)，絮凝油酸值（KOH）最低（0.89 mg/g），絮凝油透光率達(dá)98.2%。當(dāng)中和反應(yīng)溫度較低（30～35℃）時(shí)，殘留的游離油酸分散于油品中，導(dǎo)致絮凝油酸值偏高。當(dāng)中和反應(yīng)溫度為50 ℃時(shí)，一方面PDMAEMA-oleic acid分子上油酸基團(tuán)的引入增加了其與油品的混溶性，另一方面過多的帶有電荷的酸銨基團(tuán)的存在，可能因緊密地吸附于酸化油中的顆粒上而難以發(fā)揮“橋連”作用，導(dǎo)致絮凝效果降低，絮凝油酸值增大，透光率降低。因此，適宜的中和反應(yīng)溫度為40～45 ℃。

圖6 中和反應(yīng)溫度對(duì)絮凝油酸值及透光率的影響Fig.6 Efects of neutralization reaction temperature on the acid number and transmittance of focculated oil.Neutralization reaction conditions：5 h，oleic acid content 40%(w)，n(oleic acid)∶n(DMAEMA)=0.5∶1.

2.3.3 酸中和量的影響

酸中和量對(duì)PDMAEMA-oleic acid性能的影響見圖7。由圖7可知，酸中和量對(duì)絮凝油酸值的影響不顯著，絮凝油透光率隨酸中和濃度的增加而逐漸升高，酸中和量（w）為35%～45%時(shí)，絮凝油透光率為98.2%～98.5%。當(dāng)酸中和量（w）為25%～30%時(shí)，乙醇溶劑的存在使油液發(fā)生乳化，油品變得渾濁，不利于發(fā)揮絮凝劑的絮凝作用，絮凝效果較差，絮凝油透光率較低（67.9%～71.3%）；當(dāng)酸中和量（w）增加（35%～45%）時(shí)，乙醇溶劑的減少可避免較強(qiáng)的乳化作用，透光率升高。酸中和量過高，反應(yīng)體系黏稠難以定量。因此，適宜的酸中和量（w）為35%～45%。

圖7 酸中和量對(duì)絮凝油酸值和透光率的影響Fig.7 Efect of oleic acid content on the acid number and transmittance of focculated oil.Neutralization reaction conditions：5 h，40 ℃，n(oleic acid)∶n(DMAEMA)=0.5∶1.

2.3.4 中和度的影響

中和度對(duì)PDMAEMA-oleic acid性能的影響見圖8。由圖8可知，隨中和度的增大，絮凝油酸值先減小后增大，絮凝油透光率可增至98.9%。當(dāng)n（油酸）∶n（DMAEMA）=（0.2～0.4）∶1時(shí)，絮凝油酸值（KOH）由1.21 mg/g降至0.63 mg/g，透光率由85.3%增至95.9%，中和度的增加可顯著提高絮凝效果。當(dāng)n（油酸）∶n（DMAEMA）=（0.6～1.0）∶1時(shí)，絮凝油酸值反而逐漸增大，可能的原因是：一方面由于絮凝劑分子上的酸性基團(tuán)數(shù)目的顯著增多，PDMAEMA上的弱堿基團(tuán)被中和，降低了其上N原子的氫鍵等作用；另一方面絮凝劑添加量一定時(shí)，油酸比例的增加相應(yīng)會(huì)導(dǎo)致高分子鏈PDMAEMA數(shù)目的減少，因此高分子鏈的橋連作用強(qiáng)度減弱，同時(shí)殘留的油酸比例相應(yīng)也增加，絮凝效果變差，酸值（KOH）增大（0.65～0.89 mg/ g）。因此，適宜中和度n（油酸）∶n（DMAEMA）=（0.4～0.6）∶1。

綜上所述，制備叔銨鹽脫色絮凝劑的適宜工藝參數(shù)為：中和反應(yīng)時(shí)間4～6 h，中和反應(yīng)溫度40～45 ℃，酸中和量（w）35%～45%，中和度n（油酸）∶n（DMAEMA）=（0.4～0.6）∶1。絮凝效果較好，絮凝油酸值（KOH）降至0.75～0.90 mg/ g，透光率增至96%～98%。

圖8 n（油酸）：n（DMAEMA）對(duì)絮凝油酸值及透光率的影響Fig.8 Efects ofn(oleic acid)∶n(DMAEMA) on the acid number and transmittance of focculated oil.Neutralization reaction conditions：5 h，40 ℃，oleic acid content 40%(w).

2.4 PDMAEMA乙醇稀溶液的黏度-濃度關(guān)系

PDMAEMA乙醇溶液的黏度-濃度曲線見圖9。由圖9可看出，PDMAEMA乙醇稀溶液的黏度與濃度呈線性關(guān)系，符合一般高分子稀溶液的黏度-濃度的關(guān)系規(guī)律，即滿足Huggins方程（式（1））和Kraemer方程（式（2））。

式中，ρ為質(zhì)量濃度，g/mL；ηsp增比黏度；ηr為相對(duì)黏度；ηsp/ρ為比濃黏度，mL/g；［η］為特性黏數(shù)，mL/g；lnηr/ρ為比濃對(duì)數(shù)黏度，mL/g；k和β均為常數(shù)。

圖9 PDMAEMA乙醇溶液的比濃黏度-濃度曲線、比濃對(duì)數(shù)黏度-濃度曲線Fig.9 Reduced viscosity-concentration curves and logarithmic viscosity-concentration curves of PDMAEMA in ethanol solution.ηsp/ρ：reduced viscosity；lnηr/ρ：logarithmic viscosity.

直線截距代表PDMAEMA的特性黏數(shù)。因此，可由圖9計(jì)算得PDMAEMA乙醇稀溶液的黏度-濃度依賴性：k=0.12；β=0.34。PDMAEMA的特性黏數(shù)的公式見式（3）。特性黏數(shù)可在一定程度上反應(yīng)聚合物的相對(duì)分子質(zhì)量。

2.5 絮凝精制與白土精制的對(duì)比

絮凝精制與白土精制二者工藝及再生油品的性能分別見表4和表5。

表4 絮凝精制與白土精制的工藝比較Table 4 Comparison between the focculating-refning and clay-refning processes

表5 絮凝精制油與白土精制再生油品性能的比較Table5 Comparison of the properties of the focculated oil and clay-refning oil

由表4和表5可知，絮凝精制相對(duì)白土精制，精制效率更高；酸化油通過絮凝精制，廢渣收率約為3.54%，絮凝油收率達(dá)91.93%，穩(wěn)定性可達(dá)180 d以上，可得外觀淡黃色的透明油樣；白土精制廢渣的收率約為17.63%，絮凝油收率為80.64%，并帶有刺鼻酸味，放置7 d后即變色，說明還需增大白土用量，但也會(huì)導(dǎo)致白土廢渣的產(chǎn)生。與廢潤滑油相比，絮凝精制和白土精制得的新油各性能指標(biāo)均明顯改善，主要是油品外觀和氣味變化，油品酸值（KOH）分別降至0.49 mg/g和0.26 mg/g，運(yùn)動(dòng)黏度降至31.76 mm2/s和33.02 mm2/s，閃點(diǎn)升高至210 ℃和205 ℃，絮凝油酸值相對(duì)廢潤滑油降低了66.89%，閃點(diǎn)提高了59.09%。絮凝精制與白土精制兩者工藝對(duì)比，絮凝精制的絮凝效果更優(yōu)。

蒸餾-硫酸精制-絮凝精制油品的效果見圖10。由圖10可看出，各階處理段油品的外觀明顯不同。廢潤滑油呈黑色、黏稠、含有大量油泥；經(jīng)蒸餾后，得到顏色偏紅色的紅油，但紅油中還含有許多可見的顆粒雜質(zhì)，并帶有刺鼻的氣味；紅油經(jīng)過硫酸精制后得棕紅色的酸化油，無肉眼可見的顆粒雜質(zhì)，同時(shí)也帶有一定的酸味；酸化油經(jīng)PDMAEMA-oleic acid絮凝精制后，得淡黃色的絮凝油，油品透明無味。從外觀可以看出，絮凝新油與新油顏色接近。

圖10 蒸餾-硫酸精制-絮凝精制油品的效果Fig.10 Appearance of distillation-sulfuric acid refning-focculating refning oil.(a) Waste oil；(b) Distilled oil；(c) Acid oil；(d) Flocculated oil；(e) Fresh oil

3 結(jié)論

1）合成叔胺均聚物PDMAEMA的適宜條件為：w（AIBN）=1.5%～2.0%，w（DMAEMA）= 33%～41%，反應(yīng)溫度58～64 ℃，反應(yīng)時(shí)間8～10 h。在此條件下制備的單體轉(zhuǎn)化率為92.98%～95.50%，叔胺均聚物特性黏數(shù)為18.48～30.76 mL/g。

2）制備PDMAEMA-oleic acid的適宜工藝參數(shù)為：中和反應(yīng)時(shí)間4～6 h，中和反應(yīng)溫度40～45℃，酸中和量（w）35%～45%，中和度n（油酸）∶n（DMAEMA）=（0.4～0.6）∶1。絮凝效果較好，絮凝油酸值（KOH）降至0.75～0.90 mg/g，透光率增至96%～98%。

3）PDMAEMA-oleic acid絮凝精制后的再生油性能優(yōu)于白土精制再生油的性能。

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（編輯 平春霞）

Exxon-Mobil公司和REG公司研究由纖維素糖類生產(chǎn)生物柴油

Chem Week，January 27，2016

Exxon-Mobil 公司和工程設(shè)計(jì)分公司已與可再生能源集團(tuán)（REG，愛荷華州Ames）生命科學(xué)子公司簽署了一項(xiàng)協(xié)議，研究通過發(fā)酵來源于農(nóng)業(yè)廢棄物的再生纖維素糖類生產(chǎn)生物柴油。該研究將側(cè)重于利用非食物來源的糖。這項(xiàng)研究是Exxon-Mobil公司致力于發(fā)現(xiàn)潛在突破性技術(shù)的一種，以減少溫室氣體排放，增加能源供應(yīng)，實(shí)現(xiàn)其他環(huán)境效益。Exxon-Mobil研究和工程設(shè)計(jì)分公司表示，這門科學(xué)是非常復(fù)雜的，但希望為世界找出不會(huì)對(duì)糧食供應(yīng)產(chǎn)生重大影響的、新的、經(jīng)濟(jì)可靠的能源供應(yīng)。

REG公司表示，他們已經(jīng)開發(fā)出了類似乙醇生產(chǎn)的、利用微生物轉(zhuǎn)化糖制生物柴油的一步發(fā)酵法專利技術(shù)。通過研究，兩家公司將解決如何發(fā)酵可再生纖維素糖類，第一個(gè)挑戰(zhàn)是確定初始研究過程中的技術(shù)可行性和潛在的環(huán)境效益，下一步是探索提高工作的力度和探索可擴(kuò)展性的潛力。

高流動(dòng)性彈性體增強(qiáng)PP加工性能

Plast Technol，F(xiàn)ebruary 2016

Exxon-Mobil化學(xué)公司最新的丙烯-乙烯彈性體的目標(biāo)是增強(qiáng)食品包裝材料中聚丙烯復(fù)合物的加工性能。最近Exxon-Mobil 化學(xué)公司最新加入的Vistamaxx 茂金屬基丙烯-乙烯特種彈性體的新牌號(hào)，據(jù)稱可提高聚丙烯（PP）復(fù)合物和食品包裝材料中的加工效率，降低加工成本。牌號(hào)具有的高熔體流動(dòng)速率（10 min）（48 g）且符合美國FDA和歐盟用于食品接觸應(yīng)用的規(guī)范，是中國準(zhǔn)許進(jìn)口清單上準(zhǔn)許用于食品包裝產(chǎn)品的樹脂。

在PP混配應(yīng)用中，它的使用可改善流動(dòng)性能、改善該復(fù)合物的物理性能平衡、可提高柔韌性和沖擊強(qiáng)度、減小應(yīng)力致白而保持透明度。它非常適合用于聚丙烯硬質(zhì)食品包裝應(yīng)用，尤其是那些使用薄壁注射成型的產(chǎn)品。

西班牙GCR集團(tuán)提高母料和聚丙烯復(fù)合物生產(chǎn)能力

Addit for Polym，January 2016

總部位于西班牙塔拉戈納La Bisbal del Penedès的西班牙GCR集團(tuán)將礦物母料和聚丙烯（PP）化合物的生產(chǎn)能力從以前的255 kt/a提高至2016年的320 kt/a。

該公司正在為其Granic碳酸鈣和滑石母料安裝新的生產(chǎn)線，預(yù)計(jì)在2016年仲夏開始運(yùn)行。這將使其Granic母料生產(chǎn)能力從220 kt/a提高至近300 kt/a。公司已經(jīng)開發(fā)出其Ciclic系列再生滑石填充的PP化合物新產(chǎn)品，以響應(yīng)汽車行業(yè)對(duì)可持續(xù)材料需求的日益增長。此PP來源于生產(chǎn)廢料和石化工廠廢料。GCR集團(tuán)預(yù)計(jì)2016年將生產(chǎn)15 kt的這些汽車牌號(hào)產(chǎn)品，預(yù)測到2017年這種新牌號(hào)產(chǎn)品生產(chǎn)量將增加到25 kt左右。

2016年GCR集團(tuán)的還投資建設(shè)了一個(gè)10 000 m2的物流倉庫，這將使它能在短時(shí)間內(nèi)提供Granic和Ciclic產(chǎn)品。新倉庫將于2016年底完成。此外，該公司還投資于更多的研發(fā)人員和新的試驗(yàn)裝置建設(shè)以促進(jìn)其新產(chǎn)品的持續(xù)發(fā)展。

PP粉用于激光燒結(jié)機(jī)器人手爪

Plast Technol，F(xiàn)ebruary 2016

對(duì)增材制造（3D打?。┥a(chǎn)機(jī)器人手爪的興趣與日俱增的標(biāo)志是為這一目的而專門開發(fā)的聚丙烯粉末。Luvosint65-8824 PP新牌號(hào)產(chǎn)品來自德國Lehmann＆Voss公司，它在康涅狄格州Pawcatuck設(shè)有美國分公司（Lehvoss北美公司）。這種新型聚丙烯牌號(hào)的優(yōu)勢是重量輕、韌性好、不吸水。它是協(xié)同LMD創(chuàng)新公司（一家德國機(jī)器人夾具的生產(chǎn)商）開發(fā)的，后者已經(jīng)用3D打印生產(chǎn)這種部件十年之久。它還使用Lehmann＆Voss公司的Luvosint X92A-1 TPU粉末用于軟質(zhì)部件的激光燒結(jié)。

據(jù)Lehmann＆Voss公司稱，PP用于激光燒結(jié)機(jī)器人手爪相比尼龍12提供了更多優(yōu)勢：10%的重量減輕；高抗沖強(qiáng)度可設(shè)計(jì)節(jié)省空間的氣動(dòng)執(zhí)行元件結(jié)合到夾具上；不吸濕，因此暴露于干燥的壓縮空氣中不會(huì)變脆。該P(yáng)P還可提供較高的耐化學(xué)品性能。

可使道路自動(dòng)除冰的鹽-聚合物復(fù)合材料

Chem Weekly，January 12，2016

隨著冬天的臨近，許多國家的商店、城市和房主正在儲(chǔ)備食鹽、礫石和沙以應(yīng)付路滑。但這一年一度的老規(guī)矩可能很快不必要了。研究人員在ACS的《工業(yè)與工程化學(xué)研究》雜志上報(bào)道了一種能自動(dòng)除冰的新型道路材料。

研究人員將甲酸鹽和苯乙烯-丁二烯-苯乙烯聚合物混在一起加入瀝青中，瀝青主要成分是柏油。實(shí)驗(yàn)室的研究結(jié)果表明：相比沒有改善的瀝青，它能夠顯著地延遲結(jié)冰，同時(shí)具有同等程度的堅(jiān)實(shí)。研究人員指出，這種新型復(fù)合材料可在2個(gè)月的時(shí)間里釋放除冰的鹽；但在實(shí)際情況下，時(shí)間持續(xù)得更久。這種鹽-聚合物的復(fù)合材料能均勻地嵌入整個(gè)柏油中。因此，汽車和卡車越過和磨損鋪過的路面時(shí)，鹽能夠持續(xù)地被釋放，保持道路表面不結(jié)冰——或許能夠維持好幾年。

Synthesis and application of a novel tertiary ammonium salt polymer flocculant

Yang Lijuan1，Peng Xiaohong1，Ji Chunyan1，Yang Jianyu2，Yang Junfeng3
（1. School of Materials Science and Engineering，South China University of Technology，Guangzhou Guangdong 510640，China；2. Merlot Ink Co.，Ltd. in Qingyuan City，Qingyuan Guangdong 511540，China；3. Guangzhou Yakoo Chemical Co.，Ltd.，Guangzhou Guangdong 510820，China）

A homopolymer，poly(N，N-dimethylaminoethyl methacrylate)(PDMAEMA) was synthesized through solution polymerization fromN，N-dimethylaminoethyl methacrylate(DMAEMA) with azobisisobutyronitrile(AIBN) as the indicator，and then a decolorizing tertiary ammonium salt flocculant，PDMAEMA-oleic acid，was prepared by the neutralization reaction of oleic acid and PDMAEMA. The flocculation performances of PDMAEMA-oleic acid were researched through orthogonal experiments and single factor experiments. It was indicated that，under the appropriate reaction conditions for the synthesis of PDMAEMA of AIBN content 1.5%-2.0%，DMAEMA content 33%-41%，reaction temperature 58-64 ℃ and reaction time 8-10 h，the conversion of DMAEMA and the intrinsic viscosity of PDMAEMA were 92.98%-95.50% and 18.48-30.76 mL/g respectively；and the appropriate neutralization reaction conditions were reaction time 4-6 h， reaction temperature 40-45 ℃，oleic acid content 35%(w)-45%(w) andn(oleic acid)∶n(DMAEMA) (0.4-0.6)∶1. The acid value(KOH) of flocculated waste oil was reduced to 0.75-0.90 mg/g and its transmittance increased to 96%-98%. The focculation efects of the polymer focculant are better than those of clay.

poly(N，N-dimethylaminoethyl methacrylate)；azobisisobutyronitrile；tertiary ammonium salt；oleic acid；focculation refning；focculant

1000 - 8144（2016）05 - 0580 - 09

TQ 31

A

10.3969/j.issn.1000-8144.2016.05.012

2015 - 10 - 28；［修改稿日期］2015 - 02 - 08。

楊麗娟（1992—），女，湖北省黃岡市人，碩士生，電話 18814098236，電郵 lij_yang@163.com。聯(lián)系人：彭曉宏，電話13668961588，電郵 pxhpf@scut.edu.com。

廣州市花都區(qū)產(chǎn)學(xué)研結(jié)合項(xiàng)目（ HD14CXY009）。