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SA-IP-SPS互穿网络高吸水树脂的合成与性能研究

江照洋  
【摘要】: 本文采用浓硫酸磺化法制备了聚乙烯醇硫酸钠(SPS),以部分中和的丙烯酸、淀粉和SPS为原料,N,N’-亚甲基双丙烯酰胺(NMBA)为交联剂,过硫酸铵(APS)为引发剂,采用水溶液聚合法合成了淀粉接枝丙烯酸-聚乙烯醇硫酸钠互穿网络高吸水树脂(SA-IP-SPS),并对其性能进行了评价。 SPS的红外光谱分析表明了1131cm-1和617cm-1处有较强的伸缩振动峰和强弯曲振动峰,通过对比可以发现这两个峰在PVA中没有出现,这一结果说明在SPS分子链上有-OSO3-。测定其酯化度为74%~76%。 利用单因素法和正交实验法优化了制备工艺,确定的合成SA-IP-SPS最佳工艺条件为:各物质的用量(以丙烯酸用量为基数),淀粉3.3%,SPS 8.0%,交联剂0.067%,引发剂0.27%;反应温度70℃;丙烯酸中和度90%。此条件下制得SA-IP-SPS的吸水倍率和吸盐水倍率分别达到1784.27g/g和128.69g/g。 研究了SA-IP-SPS对不同溶液的吸收性能,以及不同温度下的吸水能力和重复吸水能力。研究发现,合成的SA-IP-SPS高吸水树脂的吸水膨胀现象可以用Flory膨胀理论加以解释。产品在电解质溶液中对于同一种阴离子或阳离子吸水能力随着反离子电荷数的增加而减小,在醇溶液中的吸液性能要好于电解质溶液中的吸液性能,在含N溶液中的吸水能力随阴离子电荷数的增加而降低。在不同pH值溶液中,中性溶液中具有最大的吸水能力。200℃以下,温度对SA-IP-SPS的吸水能力影响不大,具有较好的重复吸水能力。 研究了SA-IP-SPS在高速离心和自然状态下的保水性能,产品在高速离心的情况下仍具有良好的保水性能;在自然状态下,吸水凝胶会缓慢的释水。 研究了SA-IP-SPS的吸水速率和在有机溶剂中的相变情况。SA-IP-SPS属于离子型吸水树脂,吸水速率较慢,5小时达到饱和吸水量。SA-IP-SPS在水/丙酮混合溶剂中,随着丙酮浓度的增大会出现相转变,凝胶体积减少,导致吸水率下降。 SA-IP-SPS的红外光谱、TG-DSC、扫描电镜分析表明,SPS通过缠结作用牢固的嵌入在聚合网络结构内,是一种具有互穿网络结构的高吸水树脂。SA-IP-SPS的热稳定性比单纯的淀粉接枝丙烯酸高吸水树脂(SA)好。


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