高吸水樹脂的合成與性能研究

高吸水樹脂的合成與性能研究

高吸收樹脂（sar）是一種含有強(qiáng)親水基團(tuán)、一定跨度的三維網(wǎng)的功能材料。它能吸收大約200倍或數(shù)千倍的水，并具有一定的強(qiáng)度和保水性。廣泛應(yīng)用于個(gè)人衛(wèi)生、石油、建筑物等領(lǐng)域。目前研究和應(yīng)用的合成類高吸水樹脂以采用N,N’-亞甲基雙丙烯酰胺(NMBA)為交聯(lián)劑的聚丙烯酸類為主,其耐鹽性差,并且交聯(lián)酰胺鍵易水解斷裂,使用壽命短,在酸、堿、高溫條件下水解作用更加顯著,限制了吸水樹脂的使用范圍筆者以研制在高溫酸性或堿性水溶液中具有良好水解穩(wěn)定性的高吸水樹脂為目標(biāo),以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、丙烯酸(AA)、十二烷基苯磺酸鈉(LAS)為主要原料,采用水溶液聚合法合成了以二乙烯基苯為交聯(lián)劑的P(AMPS+AA)高吸水樹脂。本文報(bào)道該樹脂的主要性能特征及合成工藝條件對(duì)樹脂性能的影響。11.1試劑:n’-亞甲基雙丙烯酰胺ap丙烯酸(AA,AP),十二烷基苯磺酸鈉(LAS,AP),N,N’-亞甲基雙丙烯酰胺(NMBA,AP)。以上試劑均為成都市科龍化工試劑廠生產(chǎn)。2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS,AP,東京化成工業(yè)株式會(huì)社),二乙烯基苯(DVB,工業(yè)級(jí),上海群力化工廠)。1.2las、dvb、kps的制備稱取定量的AA、AMPS加蒸餾水溶解,用定量的NaOH水溶液中和,冷卻后依次加入定量的LAS、DVB、KPS,攪拌均勻,在60℃水浴中靜置反應(yīng)三小時(shí)。將產(chǎn)物切成邊長(zhǎng)約2mm的正方體,真空烘箱中105℃下干燥8小時(shí)。1.31.3.1dsc-tga聯(lián)用儀采用Perkin-Elmer公司PETGA7型DSC-TGA連用儀,在N1.3.2差示掃描量熱儀采用德國Netzsch公司204F1型差示掃描量熱儀,在N1.3.3吸液倍率測(cè)定采用自然過濾法測(cè)定吸液倍率1.3.4溶脹平衡的測(cè)定將吸水樹脂浸泡在蒸餾水中使其達(dá)到溶脹平衡,取一定質(zhì)量(m22.12.1.1計(jì)數(shù)20%、acts/aa的計(jì)算在單體質(zhì)量分?jǐn)?shù)40%、AMPS/AA=1∶5、K2.1.2中和度20%、中和度20%、k在單體質(zhì)量分?jǐn)?shù)40%、中和度90%、K2.1.3中和度20%、中和度20%、k在單體質(zhì)量分?jǐn)?shù)40%、中和度90%、K2.1.4中和度20%、中和度20%、k在單體質(zhì)量分?jǐn)?shù)40%、中和度90%、K2.2pa2.2.1dsc特性測(cè)試圖4為在單體質(zhì)量分?jǐn)?shù)40%、中和度90%、K100～340℃失重8.5%;340～500℃失重39%。P(AMPS+AA)樹脂在200℃左右的失重,可能是由于失去結(jié)合水引起的;而之后樹脂質(zhì)量迅速下降則是由聚合物分解造成的,由于兩種吸水樹脂的合成單體相同,因此分解溫度基本相同。圖5給出了上述兩種及未加交聯(lián)劑得吸水樹脂DSC測(cè)試結(jié)果。從圖中可以看出,不加交聯(lián)劑的P(AA+AMPS)的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)為150.5℃,加入單體質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.03%的NMBA交聯(lián)聚合物Tg升高為159.9℃,說明在其他條件相同的情況下,聚合物的Tg隨交聯(lián)度的增大而升高,這與文獻(xiàn)報(bào)道是一致的2.2.2酸/堿共存時(shí)樹脂對(duì)酸或堿水文情況的吸水機(jī)理對(duì)上述兩種吸水樹脂進(jìn)行水解穩(wěn)定性測(cè)試,從實(shí)驗(yàn)結(jié)果(表2)可以看出,吸水樹脂經(jīng)水解處理后的飽和吸水質(zhì)量增加,增加幅度隨酸或堿濃度升高而增大;與NMBA為交聯(lián)劑的吸水樹脂相比,DVB交聯(lián)的樹脂水解后質(zhì)量變化較小,表現(xiàn)出較好的穩(wěn)定性。吸水樹脂在酸或堿溶液中經(jīng)高溫處理后吸水倍率增加,是由于分子鍵、化學(xué)鍵的斷裂共同作用所引起的。樹脂在達(dá)到飽和吸水后,分子間的作用力弱,隨著溫度的升高,部分分子鍵斷裂3工藝條件對(duì)樹脂性能的影響(1)采用2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、丙烯酸(AA)、十二烷基苯磺酸鈉(LAS)為主要原料制備的P(AMPS+AA)高吸水樹脂性能與AMPS與AA配比、中和度、交聯(lián)劑種類與用量、LAS加量等合成工藝條件有關(guān)。以DVB為交聯(lián)劑制備的P(AMPS+AA)高吸水樹脂在高溫酸性或堿性環(huán)境中的耐水解性能比NMBA交聯(lián)的樹脂優(yōu)良。(2)在丙烯酸吸水樹脂中引入AMPS結(jié)構(gòu)單元,有利于提高樹脂在鹽水中的吸液能力,改善高吸水樹脂耐鹽性。在以DVB為交聯(lián)劑制備P(AMPS+AA)樹脂時(shí),LAS加量對(duì)樹脂性能影響顯著,當(dāng)引發(fā)劑用量為單體質(zhì)量分?jǐn)?shù)的0.13%,單體濃度0.37%,單體質(zhì)量比1∶1,中和度90%,DVB用量0.45%,十二烷基苯磺酸鈉用量0.15%時(shí),