丙烯酸—丙烯酰胺共聚纤维及其吸水性能研究

论文摘要

在较全面分析高吸水纤维特征及吸水机理、类型及制备方法、应用及发展趋势的基础上,以含亲水性基团的丙烯酸、丙烯酰胺为单体,含活性反应基团的不饱和单体为潜交联剂合成线性成纤聚合物,并采用先纺丝成形而后交联的方法,制备出具有较高吸水保水性能的丙烯酸—丙烯酰胺共聚物纤维。研究了潜交联剂种类、潜交联剂用量、交联温度及交联时间等因素对交联后丙烯酸—丙烯酰胺共聚物吸水性能的影响,结果表明,以含有活性羟基且具有不饱和双键的丙烯酸-2-羟丙酯为潜交联剂,其用量为单体质量1wt%,在140℃下交联30min所得丙烯酸—丙烯酰胺共聚物交联结构较为完善,饱和吸水率可达400g/g,饱和吸盐水率可达60g/g。 以过硫酸钾（KPS）为引发剂、丙烯酸-2-羟丙酯（HQ）为潜交联剂、经球磨处理的酸活化海泡石为填料,采用水溶液聚合填充法制备海泡石填充丙烯酸-丙烯酰胺共聚物（PAAMx）,并经后交联处理赋予其交联结构。研究了KPS用量、AA中和度及海泡石用量对聚合反应动力学的影响,并讨论了海泡石用量、交联温度和交联时间对CPAAMx吸水性能的影响。结果表明,本研究范围内的最佳聚合条件是:KPS用量为0.5wt%,AA中和度为60%,海泡石用量为5wt%;最佳交联条件为:交联温度为140℃,交联时间为30min。 对丙烯酸-丙烯酰胺共聚物（PAAM）水溶液的流变行为进行拟合分析发现,PAAM水溶液的流变行为符合符合Ostwald-de Wale幂律方程,粘均分子量和测试温度均对PAAM水溶液的流变行为有较大影响。随PAAM粘均分子量增大,溶液的表观粘度增大,非牛顿流动性突出:随测试温度升高,溶液的表观粘度降低,非牛顿流动性突出。 对海泡石改性PAAM悬浊液（PAAMx悬浊液）的流变行为进行拟合分析发现,当海泡石用量较小时,PAAMx悬浊液的流变行为符合Ostwald-de Wale幂律方程;当海泡石用量较大时,PAAMx悬浊液的流变行为符合Hersche-Bulkley流动模型。海泡石用量和PAAMx悬浊液的浓度对悬浊液的流变行为均有一定影响。随海泡石用量增大,PAAMx悬浊液的表观粘度下降,其非牛顿流动性更为显著;随PAAMx悬浊液的浓度增大,其表观粘度增大,非牛顿性也明显增大。 以KPS为引发剂、HQ为潜交联剂、经球磨处理的酸活化海泡石为填

论文目录

• 第一章 前言
• 1.1 高吸水纤维概述
• 1.1.1 种类
• 1.1.2 制备方法
• 1.1.3 应用
• 1.1.4 发展趋势
• 1.2 聚丙烯酸类高吸水纤维的吸水机理
• 1.2.1 吸水热力学
• 1.2.2 吸水动力学
• 1.3 聚丙烯酸类高吸水树脂的改性方法
• 1.4 本课题的提出及目的和意义
• 1.5 本课题的研究内容
• 第二章 后交联型CPAAM研究
• 2.1 潜交联剂选择
• 2.1.1 交联剂种类
• 2.1.2 交联聚丙烯酸钠制备方法
• 2.1.3 潜交联剂选择
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 原材料与试剂
• 2.2.2 PAAM制备
• 2.2.3 特性粘度测试
• 2.2.4 CPAAM制备
• 2.2.5 吸水性能测试
• 2.2.6 凝胶分率测试
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 分子量
• 2.3.2 交联反应
• 2.3.3 CPAAM的吸水性能
• 2.3.3.1 潜交联剂种类的影响
• 2.3.3.2 潜交联剂用量的影响
• 2.3.4 Q-CPAAM的凝胶分率
• 2.4 本章小结
• 第三章 海泡石填充CPAAM研究
• 3.1 海泡石的基本结构与特性
• 3.2 海泡石的活化处理
• 3.3 实验部分
• 3.3.1 原材料与试剂
• 3.3.2 海泡石的酸活化处理
• 3.3.3 海泡石填充 CPAAM制备
• 3.3.4 单体转化率及聚合反应速率测试
• 3.3.5 海泡石的表征
• 3.3.5.1 FTIR测试
• 3.3.5.2 SEM观察
• 3.3.5.3 粒度测试
• 3.3.6 聚合物性能测试
• 3.3.6.1 特性粘度
• 3.3.6.2 吸水性能
• 3.4 结果与讨论
• 3.4.1 海泡石的结构
• 3.4.1.1 酸活化机理
• 3.4.1.2 结构分析
• 3.4.2 聚合反应速率
• 3.4.2.1 海泡石用量的影响
• 3.4.2.2 KPS用量的影响
• 3.4.2.3 AA中和度的影响
• 3.4.3 吸水性能
• 3.5 本章小结
• 第四章 海泡石填充CPAAM纤维研究
• 4.1 实验部分
• 4.1.1 原材料与试剂
• 4.1.2 溶液流变性能测试
• 4.1.3 湿法纺丝设备
• 4.1.4 CPAAMx纤维制备
• 4.1.5 纤维结构与性能测试
• 4.1.5.1 FTIR
• 4.1.5.2 热性能
• 4.1.5.3 SEM及POM观察
• 4.1.5.4 力学性能
• 4.1.5.5 吸水性能
• 4.1.5.6 凝胶分率
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 聚合物浓溶液及填充体系的流变行为
• 4.2.1.1 PAAM浓溶液
• 4.2.1.2 含海泡石PAAM浓溶液
• 4.2.2 PAAM浓溶液的纺丝成形
• 4.2.3 纤维结构与性能
• 4.2.3.1 纤维及其水凝胶的形貌
• 4.2.3.2 FTIR分析
• 4.2.3.3 热性能分析
• 4.2.3.4 力学性能分析
• 4.2.3.5 吸水动力学
• 4.3 本章小结
• 第五章 PVA-CPAAM共混纤维研究
• 5.1 实验部分
• 5.1.1 原材料与试剂
• 5.1.2 PVA-CPAAM共混纤维制备
• 5.1.3 纤维结构与性能测试
• 5.1.3.1 FTIR
• 5.1.3.2 热性能
• 5.1.3.3 SEM及POM观察
• 5.1.3.4 力学性能
• 5.1.3.5 吸水性能
• 5.2 结果与讨论
• 5.2.1 纤维及其吸水凝胶的形貌
• 5.2.2 FTIR分析
• 5.2.3 热性能分析
• 5.2.4 吸水性能分析
• 5.2.5 力学性能分析
• 5.3 本章小结
• 第六章 脂肪醇改性CPAAM纤维研究
• 6.1 实验部分
• 6.1.1 原料及试剂
• 6.1.2 改性纤维制备
• 6.1.3 改性效率测试
• 6.1.4 吸水性能测试
• 6.2 结果与讨论
• 6.2.1 脂肪醇改性机理
• 6.2.2 正丁醇改性
• 6.2.3 正辛醇改性
• 6.2.4 十二醇改性
• 6.2.5 对比分析
• 6.3 本章小结
• 第七章 全文结论
• 参考文献
• 攻读博士学位期间发表论文
• 致谢