丙烯酸系高吸收性树脂的制备与研究

论文摘要

高吸水树脂（SAR）和高吸油树脂（OAR）是20世纪60年代开始发展起来的新型高分子材料。随着经济的高速发展和人民生活质量的提高以及环保意识的增强，SAR和OAR的应用范围不断扩大，市场需求日益增加，研究开发工作也日趋活跃。由于SAR存在着耐盐性能较差，对离子较敏感，吸收盐水的能力有限等缺陷，制约着SAR在实际生产中的应用范围。OAR的吸收能力本身没有SAR强，且现阶段的OAR对油品的吸收范围单一，不能满足复杂的生产、生活要求。然而在各个领域中油和水的问题往往是同时存在的，故双功能吸收材料就应运而生了。本文主要的研究对象是：聚丙烯酸类SAR、OAR和双吸树脂的合成工艺，SAR的耐盐性能和OAR的吸油性能，以及双吸树脂的吸油吸水性能。采用反相悬浮聚合法，在10升的反应釜中，以N,N-亚甲基双丙烯酰胺（NMBA）为交联剂，过硫酸钾（KPS）为引发剂，Span80为分散剂，在以环己烷为连续相的条件下合成了以丙烯酸（AA），2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸（AMPS）和二甲基二烯丙基氯化铵（DMDAAC）为单体的三元共聚高吸水树脂。与同为丙烯酸系吸水树脂的日本住友精化公司生产的AQUAKEEP进行了各项性能比较，结果如下：二者热稳定性相当，开始分解温度几乎相同。分别测试比较了二者在纯水，0.9%、2%、5%盐水中的吸水性，结果显示：随着盐浓度的增加二者的吸水性都降低，且实验室制备试样在高浓度盐水中吸水率更优。以丙烯酸，丙烯酰胺，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和二甲基二烯丙基氯化铵为单体，采用反向悬浮聚合法，进行四元共聚，制备出了耐盐性高吸水树脂。着重研究了丙烯酸和丙烯酰胺不同配比对吸水率的影响，实验结果显示：当AA：AM=4:1时，在蒸馏水、0.9%的NaCl溶液、2%的NaCl溶液、5%的NaCl溶液中的最大吸水量分别为500g.g-1、200g.g-1、150g.g-1、60g.g-1。通过与传统三元共聚树脂（AA/AMPS/DMDAAC）的红外分析和热重分析比较，表明几种单体产生了交联，且有较好的协同作用。以甲基丙烯酸月桂酯（LMA）和甲基丙烯酸异辛酯（EHMA）为单体，苯乙烯（St）为功能单体，过氧化苯甲酰（BPO）为引发剂，二乙烯基苯（DVB）为交联剂，丙酮为致孔剂，聚乙烯醇（PVA）为分散剂，采用悬浮聚合法制备出高吸油树脂，通过改变EHMA和LMA的不同配比（1:1，1:2，1:3，1:4），研究不同合成配方下得到的吸油树脂的吸油性能。结果表明：当单体配比为2:1时OAR吸油率最佳。以可溶性淀粉和甲基丙烯酸丁酯（MBA）为单体，以硝酸铈和偶氮二异丁腈（AIBN）为复合引发剂，N,N-亚甲基双丙烯酰胺（BIS）和二乙烯基苯（DVB）为复合交联剂，制备出吸水吸油双功能树脂。本文对单体配比，引发剂配比及交联剂配比进行讨论，结果表明最佳配比为：（可溶性淀粉） wt%：（MBA）wt%=3：2；(Ce4+) wt%：（AIBN） wt%=1：1；（BIS） wt%：（DVB）wt%=1：1。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 文献综述
• 1.1 引言
• 1.2 高吸收水树脂的概述
• 1.2.1 高吸水树脂的简介
• 1.2.2 SAR 的种类
• 1.2.3 SAR 的组成及制备方法
• 1.2.4 SAR 的吸水保水原理
• 1.2.5 SAR 的应用
• 1.3 高吸油树脂的概述
• 1.3.1 高吸油树脂的简介
• 1.3.2 OAR 的分类
• 1.3.3 OAR 的吸油机理
• 1.3.4 OAR 的发展概况
• 1.3.5 其他应用
• 1.4 吸水吸油双功能材料的概述
• 1.5 论文研究的内容及存在的问题
• 1.5.1 研究内容
• 1.5.2 存在的问题
• 第二章 实验室高吸水树脂的制备及其耐盐性研究
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验原料及仪器
• 2.2.2 SAR 的制备
• 2.2.3 SAR 的性能测试及表征
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 三元 SAR 与日本树脂的对比分析
• 2.3.2 四元 SAR 的物理性质及微观结构分析
• 2.3.3 四元 SAR 的物理性质及微观结构分析
• 2.4 本章小结
• 第三章 吸油树脂的制备与性能研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验试剂及仪器
• 3.2.2 OAR 的制备
• 3.3 性能测试与表征
• 3.3.1 OAR 的性能测试
• 3.3.2 OAR 的表征
• 3.4 结果与讨论
• 3.4.1 OAR 的红外分析
• 3.4.2 高吸油树脂的热失重分析
• 3.4.3 不同单体配比对吸油树脂性能的影响
• 3.5 本章小结
• 第四章 吸水吸油双功能树脂的制备与性能研究
• 4.1 引言
• 4.2 试验部分
• 4.2.1 实验药品及仪器
• 4.2.2 双吸树脂的制备
• 4.3 双吸树脂的性能表征与测试
• 4.3.1 双吸树脂的性能表征
• 4.3.2 双吸树脂的测试
• 4.4 结果与讨论
• 4.4.1 双吸树脂单体配比对吸水吸油率的影响
• 4.4.2 引发剂用量对双吸树脂性能的影响
• 4.4.3 交联剂用量对双吸树脂性能的影响
• 4.4.4 双吸树脂的红外分析
• 4.4.5 双吸树脂的热失重分析
• 4.4.6 双吸树脂的热重分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 硕士期间论文发表与专利申请情况
• 致谢