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PAA/MMT插层复合高吸水性树脂的制备及性能研究

作　者: 崔笔江
导　师: 宋启煌；崔英德
学　校: 广东工业大学
专　业: 应用化学
关键词: 高吸水性树脂 插层 性能 蒙脱石 聚丙烯酸钠
分类号: TQ317
类　型: 硕士论文
年　份: 2003年
下　载: 234次
引　用: 6次
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内容摘要


目前高吸水性树脂的研究大多集中在新产品的合成及应用方面，对高吸水性树脂的结构与性能关系研究还不够，特别是在分子水平上进行结构设计与性能研究还不多见。因此，本课题根据插层理论设计出蒙脱石以单片层纳米分散于聚合物基体的聚合物／蒙脱石纳米插层结构，运用插层技术合成出此结构，并用IR、XRD、TEM等手段对此结构进行表征，进而探讨结构与性能之间的关系。 本文以部分中和的丙烯酸为客体，以蒙脱石为插主，通过反相悬浮聚合法合成出聚丙烯酸钠／蒙脱石插层复合高吸水性树脂。用XRD、IR、TEM等手段对合成出的树脂结构进行表征，可以看出蒙脱石已经被充分撑开，均匀地分散在聚合物基体中，达到了插层复合的效果。 所用的蒙脱石经过二次插层法进行有机化处理，通过XRD、IR和TEM等手段，对一次插层法和二次插层法的效果进行了比较，可知用二次插层法有机化的蒙脱石的层间距已增大至3.07nm，二次插层有机化后的蒙脱石再与PAA插层复合，其层间距更是增至4.66nm以上，说明了二次插层法是一种较为理想的蒙脱石有机化方法。 在单因素变化实验的基础上，安排四因素三水平正交实验得出最佳合成条件为：交联剂量0.1％，蒙脱石量10％，中和度70％，反应温度70℃，分散剂量4％，引发剂量2％(以上百分比都是相对于单体AA的质量比)。按此最佳合成条件合成出的聚丙烯酸钠／蒙脱石插层复合型高吸水性树脂最大吸水倍率为780g／g，最大吸盐水(9％食盐水)倍率为86g／g，吸水后呈粒径均匀的颗粒状凝胶，有很高的强度，其弹性模量为49MPa。 适量(10％)蒙脱石的加入，可以提高树脂的吸水性能，在不降低树脂耐盐性的基础上，大大提高了产品的机械性能。这可能是由于蒙脱石的片层被剥离、分散在聚合物基体中，几乎实现了无机材料和聚合物基体分子水平的复合，综合了有机、无机两相的性能，有很强的有机-无机界面结合力，使得其机械性能大幅度提高。 虽然聚合物／无机物纳米复合结构在其他高分子聚合物领域并非新颖，但将聚一合物无机物纳米复合结构引入对高性能吸水剂的结构设计与合成以实现对高性能吸水剂的改性，目前在国内还属探索阶段。本论文对PAA／M：MI’插层结构的研究，丰富了高性能吸水材料的研究方法，开拓高保水剂性能与结构设计的新思路。

全文目录


中文摘要  3-5
英文摘要  5-13
第一章 绪论  13-27
  1．1 高吸水性树脂的概述及发展现状  13-15
    1．1．1 高吸水性树脂的含义  13
    1．1．2 高吸水性树脂的发展现状  13-15
  1．2 高吸水性树脂的分类  15-19
    1．2．1 淀粉系高吸水性树脂  15-16
    1．2．2 纤维素系高吸水性树脂  16-17
    1．2．3 蛋白质系高吸水性树脂  17-18
    1．2．4 其它天然高分子化合物及其衍生物系高吸水性树脂  18
    1．2．5 合成系高吸水性树脂  18-19
    1．2．6 共混与复合系高吸水性树脂  19
  1．3 高吸水性树脂的制备方法  19-21
    1．3．1 溶液聚合法  19-20
    1．3．2 反相悬浮聚合法  20
    1．3．3 反相乳液聚合法  20
    1．3．4 接枝聚合法  20-21
    1．3．5 辐射引发聚合法  21
  1．4 吸水性树脂的吸水机理  21-22
  1．5 高吸水性树脂的应用  22-23
  1．6 插层理论  23-25
  1．7 论文的目的和意义  25-27
第二章 蒙脱石的有机化  27-34
  2．1 前言  27-28
  2．2 实验部分  28
    2．2．1 原料和试剂  28
    2．2．2 实验仪器  28
    2．2．3 有机化蒙脱石的制备  28
  2．3 结果与讨论  28-32
    2．3．1 X射线衍射（XRD）分析  28-29
    2．3．2 红外光谱（IR）分析  29-31
    2．3．3 插层剂的比较  31-32
  2．4 本章小结  32-34
第三章 PAA／MMT高吸水性树脂的合成  34-43
  3．1 前言  34
  3．2 实验部分  34-35
    3．2．1 实验药品  34-35
    3．2．2 实验仪器  35
    3．2．3 合成方法  35
  3．3 高吸水性树脂的性能指标测试  35-37
    3．3．1 吸水倍率  35-36
    3．3．2 吸盐水倍率  36
    3．3．3 吸水速率  36
    3．3．4 保水能力  36
    3．3．5 凝胶强度  36-37
  3．4 高吸水性树脂的结构测试  37-42
    3．4．1 红外光谱（IR）分析  37-39
    3．4．2 X射线衍射（XRD）分析  39-40
    3．4．3 透射电子显微镜  40-41
    3．4．4 层状无机物的选择  41-42
  3．5 本章小结  42-43
第四章 合成条件对PAA／MMT吸水性能的影响  43-58
  4．1 吸水理论公式  43-45
  4．2 合成条件对产品吸水性能的影响  45-54
    4．2．1 交联剂用量对吸水倍率的影响  45-46
    4．2．2 反应温度对吸水倍率的影响  46-47
    4．2．3 分散剂用量对吸水倍率的影响  47-48
    4．2．4 引发剂用量对吸水倍率的影响  48-49
    4．2．5 中和度对吸水倍率的影响  49-50
    4．2．6 蒙脱石对吸水倍率的影响  50-51
    4．2．7 蒙脱石的添加对树脂耐盐性的影响  51-52
    4．2．8 蒙脱石的添加对树脂吸水速率的影响  52-54
  4．3 合成条件的优化  54-57
    4．3．1 正交表表头设计  54
    4．3．2 结果与分析  54-56
    4．3．3 最佳合成工艺验证  56-57
  4．4 本章小结  57-58
结论  58-60
参考文献  60-65
攻读学位期间发表的论文  65-66
致谢  66

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