高吸水树脂的合成与性能研究

高吸水树脂的合成与性能研究

高吸收树脂（sar）是一种含有强亲水基团、一定跨度的三维网的功能材料。它能吸收大约200倍或数千倍的水，并具有一定的强度和保水性。广泛应用于个人卫生、石油、建筑物等领域。目前研究和应用的合成类高吸水树脂以采用N,N’-亚甲基双丙烯酰胺(NMBA)为交联剂的聚丙烯酸类为主,其耐盐性差,并且交联酰胺键易水解断裂,使用寿命短,在酸、碱、高温条件下水解作用更加显著,限制了吸水树脂的使用范围笔者以研制在高温酸性或碱性水溶液中具有良好水解稳定性的高吸水树脂为目标,以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、丙烯酸(AA)、十二烷基苯磺酸钠(LAS)为主要原料,采用水溶液聚合法合成了以二乙烯基苯为交联剂的P(AMPS+AA)高吸水树脂。本文报道该树脂的主要性能特征及合成工艺条件对树脂性能的影响。11.1试剂:n’-亚甲基双丙烯酰胺ap丙烯酸(AA,AP),十二烷基苯磺酸钠(LAS,AP),N,N’-亚甲基双丙烯酰胺(NMBA,AP)。以上试剂均为成都市科龙化工试剂厂生产。2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS,AP,东京化成工业株式会社),二乙烯基苯(DVB,工业级,上海群力化工厂)。1.2las、dvb、kps的制备称取定量的AA、AMPS加蒸馏水溶解,用定量的NaOH水溶液中和,冷却后依次加入定量的LAS、DVB、KPS,搅拌均匀,在60℃水浴中静置反应三小时。将产物切成边长约2mm的正方体,真空烘箱中105℃下干燥8小时。1.31.3.1dsc-tga联用仪采用Perkin-Elmer公司PETGA7型DSC-TGA连用仪,在N1.3.2差示扫描量热仪采用德国Netzsch公司204F1型差示扫描量热仪,在N1.3.3吸液倍率测定采用自然过滤法测定吸液倍率1.3.4溶胀平衡的测定将吸水树脂浸泡在蒸馏水中使其达到溶胀平衡,取一定质量(m22.12.1.1计数20%、acts/aa的计算在单体质量分数40%、AMPS/AA=1∶5、K2.1.2中和度20%、中和度20%、k在单体质量分数40%、中和度90%、K2.1.3中和度20%、中和度20%、k在单体质量分数40%、中和度90%、K2.1.4中和度20%、中和度20%、k在单体质量分数40%、中和度90%、K2.2pa2.2.1dsc特性测试图4为在单体质量分数40%、中和度90%、K100～340℃失重8.5%;340～500℃失重39%。P(AMPS+AA)树脂在200℃左右的失重,可能是由于失去结合水引起的;而之后树脂质量迅速下降则是由聚合物分解造成的,由于两种吸水树脂的合成单体相同,因此分解温度基本相同。图5给出了上述两种及未加交联剂得吸水树脂DSC测试结果。从图中可以看出,不加交联剂的P(AA+AMPS)的玻璃化转变温度(Tg)为150.5℃,加入单体质量分数0.03%的NMBA交联聚合物Tg升高为159.9℃,说明在其他条件相同的情况下,聚合物的Tg随交联度的增大而升高,这与文献报道是一致的2.2.2酸/碱共存时树脂对酸或碱水文情况的吸水机理对上述两种吸水树脂进行水解稳定性测试,从实验结果(表2)可以看出,吸水树脂经水解处理后的饱和吸水质量增加,增加幅度随酸或碱浓度升高而增大;与NMBA为交联剂的吸水树脂相比,DVB交联的树脂水解后质量变化较小,表现出较好的稳定性。吸水树脂在酸或碱溶液中经高温处理后吸水倍率增加,是由于分子键、化学键的断裂共同作用所引起的。树脂在达到饱和吸水后,分子间的作用力弱,随着温度的升高,部分分子键断裂3工艺条件对树脂性能的影响(1)采用2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、丙烯酸(AA)、十二烷基苯磺酸钠(LAS)为主要原料制备的P(AMPS+AA)高吸水树脂性能与AMPS与AA配比、中和度、交联剂种类与用量、LAS加量等合成工艺条件有关。以DVB为交联剂制备的P(AMPS+AA)高吸水树脂在高温酸性或碱性环境中的耐水解性能比NMBA交联的树脂优良。(2)在丙烯酸吸水树脂中引入AMPS结构单元,有利于提高树脂在盐水中的吸液能力,改善高吸水树脂耐盐性。在以DVB为交联剂制备P(AMPS+AA)树脂时,LAS加量对树脂性能影响显著,当引发剂用量为单体质量分数的0.13%,单体浓度0.37%,单体质量比1∶1,中和度90%,DVB用量0.45%,十二烷基苯磺酸钠用量0.15%时,