交联聚丙烯酰胺高吸水树脂制备研究

交联聚丙烯酰胺高吸水树脂制备研究

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黑龙江工程学院材料与化学工程学院朱传勇黄恒钧原小寓林鹏浦丽莉肖雪刘丽丽栾敏杰

摘要：本文以过硫酸铵为引发剂，N，N′－亚甲基双丙烯酰胺为交联剂，环己烷为分散介质，Span-80为分散剂，采用反相悬浮聚合法合成了交联聚丙烯酰胺高吸水树脂。研究了引发剂、交联剂、分散剂及单体用量对交联聚丙烯酰胺吸水性能的影响，确定了各反应物的最佳用量，制备的高吸水树脂的吸水倍率为102.64g/g。

关键词：高吸水树脂；反相悬浮聚合；聚丙烯酰胺；吸水倍率高吸水树脂又称高吸水聚合物，是一种含有羧基、羟基、氨基等强亲水性基团并具有一定交联度的吸水溶胀型高分子聚合物。外观为白色或浅黄色粉末，不溶于水，也不溶于有机溶剂，却有奇特的吸水性能和保水能力，同时又具备高分子材料的优点。对光、热、酸、碱的稳定性好，具有良好的生物降解性能。丙烯酰胺（AM）作为一种非离子型单体，其交联均聚物具有较大的吸水量，吸水后可以添加一些助剂做为相变储能材料使用。

本文采用反相悬浮聚合，克服了传统水溶性聚合法的缺点。

产品为粒状。该技术工艺路线先进、可靠，操作方便。

1实验部分1.1原料丙烯酰胺（天津市科密欧化学试剂有限公司，分析纯）；Span-60（天津市晨福化学试剂厂，化学纯）；环己烷、甲醇（哈尔滨化工化学试剂厂，分析纯）；N，N′-亚甲基双丙烯酰胺（天津市化学试剂研究所，化学纯）；过硫酸铵（宜兴市试剂二厂，分析纯）1.2设备6511精密电动搅拌器，苏州威尔实验用品有限公司；DK-98-1型电子恒温水浴锅，苏州威尔实验用品有限公司；真空干燥箱，深圳市澳德玛电子科技有限公司。

1.3吸水倍率的测定将高吸水树脂烘干后用粉碎机粉碎，干燥恒重后称取0.5g放入1000ml烧杯中，加水，吸水到规定时间后，用100目的分样筛过滤，至基本无水滴滤出，称取过滤物质量，由下面的公式计算吸液倍率。

Q=（W-W0）/W0式中：Q—吸水倍率，g/g；W0—干样品质量，g；W—吸水过滤后产物总质量，g。

2结果讨论与分析2.1引发剂用量对吸水倍率的影响从图1可以看出，当引发剂质量分数小于0.18%时，吸水倍数率随着引发剂用量的增加而增大。当引发剂含量大于0.18%时，吸水倍率随引发剂用量的增加而减小。这是因为引发剂用量直接影响到聚合物的分子量和自交联程度。引发剂含量过低，聚合速度慢，影响聚合反应和交联反应的进行，因而吸水倍率低。引发剂含量过高，一方面聚合速度快，单位时间的反应热升高，丙烯酰胺自交联程度加剧，则吸水倍数则降低；另一方面，引发剂用量的增大将引起聚合物相对分子质量的降低，而相对分子质量降低将导致吸水倍率下降。

2.2交联剂用量对吸水倍率的影响从图2可以看出，树脂的吸水倍率随交联剂用量的增加达到最高值然后下降头。原因是随着交联剂用量的增加，聚合时产物的交联点多，靠交联点形成的树脂网络空间变小，所能容纳的液体量也相应地减少。相反，当交联剂用量减小时，吸水率随之下降。这是因为交联剂用量与聚合物的体型交联程度有关。交联剂用量少，聚合物中可溶部分增多，致使吸水率下降，并直接影响到吸水后凝胶强度，吸水后树脂不成透明凝胶状而成为无强度稠状。

图3分散剂用量对树脂吸水倍率的影响

从图3可以看出，分散剂用量对悬浮分散体系的稳定性有很大影响。随着分散剂用量的增加，树脂的吸水倍率增加，这是由于分散剂用量增加使反应液滴表面形成吸附膜，保护作用增强，同时使介质黏度增大，阻碍液滴的粘连，使得树脂粒径减小，吸水倍率增加。当分散剂用量小于10%时，树脂粒径明显增大，分散效果差，反应时易于结块。分散剂用量在10%时，反应既不容易结块，又保持了相当的粒径，吸水倍率最大。

3结论由于反相悬浮聚合属于自由基反应，因此，反应要求在氮气保护下进行。通过一系列实验，对各实验结果进行比较后发现，在制备交联聚丙烯酰胺高吸水性树脂时，其最佳反应物用量为：单体占水相质量分数为16%；引发剂用量占单体的质量比为0.18%；交联剂占单体的质量比为15%；分散剂占单体的质量比为10%，在此条件下所制得的吸水树脂呈颗粒状，吸水倍率Q为102.64。

参考文献：[1]赵献增，朱靖，王冬梅，等.超低分子量聚丙烯酰胺的水溶液聚合.河南科学，2004，22（3）：338～340.[2]廖刚，陈大均，尹忠.丙烯酰胺的非稳定反相悬浮聚合研究.精细石油化工进展，2003，12（4）：27～29.[3]毕淑娴，雷忠利.聚丙烯酰胺反相悬浮聚合的研究.陕西师范大学学报，2006，34（1）：63～66.基金项目：黑龙江省教育厅科学技术研究项目，编号：11551389。