高吸水性樹脂

1、專業(yè)技能綜合實訓報告學院：化學與材料工程學院班級：材料高分子091班 20112012學年第二學期學號150409113姓名 高飛指導教師朱亞輝實訓項目名稱高吸水性樹脂一一聚丙烯酸鈉的合成與性能分析地點敬行樓高分子化學實驗室時間實訓目的與要求：1、了解高吸水性樹脂的基本功能及其用途。2、了解合成聚合物類高吸水性樹脂制備的基本方法。3、探討高吸水性樹脂吸水倍率。實訓方案設(shè)計及原理：高吸水樹脂的吸水原理：高吸水樹脂一般為含有親水基團和交聯(lián)結(jié)構(gòu)的高分子電解 質(zhì)。吸水前，高分子鏈相互靠攏纏在一起，彼此交聯(lián)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而達到整體上 的緊固。與水接觸時，因為吸水樹脂上含有多個親水基團，故首先進行水潤濕，

2、然 后水分子通過毛細作用及擴散作用滲透到樹脂中，鏈上的電離基團在水中電離。由 于鏈上同離子之間的靜電斥力而使高分子鏈伸展溶脹。由于電中性要求，反離子不 能遷移到樹脂外部，樹脂內(nèi)外部溶液間的離子濃度差形成反滲透壓。水在反滲透壓 的作用下進一步進入樹脂中，形成水凝膠。同時，樹脂本身的交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)及氫鍵 作用，又限制了凝膠的無限膨脹。高吸水樹脂的吸水性受多種因素制約，歸納起來主要有結(jié)構(gòu)因素、形態(tài)因素和外界 因素三個方面。結(jié)構(gòu)因素包括親水基的性質(zhì)、數(shù)量、交聯(lián)劑種類和交聯(lián)密度，樹脂 分子主鏈的性質(zhì)等，樹脂的結(jié)構(gòu)與生產(chǎn)原料、制備方法有關(guān)。交聯(lián)劑的影響：交聯(lián) 劑用量越大，樹脂交聯(lián)密度越大，樹脂不能充分地吸水

3、膨脹；交聯(lián)劑用量太低時， 樹脂交聯(lián)不完全，部分樹脂溶解于水中而使吸水率下降。吸水力與水解度的關(guān)系： 當水解度在6085%時，吸收量較大；水解度大于時，吸收量下降，其原因是隨著 水解度的增加，盡管親水的羧酸基增多，但交聯(lián)劑也發(fā)生了部分水解，使交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)被破壞。形態(tài)因素主要指高吸水性樹脂的主品形態(tài)。增大樹脂主品的表面，有利于 在較短時間內(nèi)吸收較多的水，達到較高吸水率，因而將樹脂制成多孔狀或鱗片可保 證其吸水性。外界因素主要指吸收時間和吸收液的性質(zhì)。隨著吸收時間的延長，水分由表面向樹 脂產(chǎn)品內(nèi)部擴散，直至達到飽和。高吸水樹脂多為高分子電解質(zhì)。其吸水性受吸收 液性質(zhì)，特別是離子種類和濃度的制約。在純水中

4、吸收能力最高；鹽類物質(zhì)的存 在，會產(chǎn)生同離子效應(yīng)，從而顯著影響樹脂的吸收能力；遇到酸性或堿性物質(zhì)，吸 水能力也會降低。電解質(zhì)濃度增大，樹脂的吸收能力下降。對于二鹽離子如，除鹽 效應(yīng)外，還可能在樹脂的大分子之間羧基上產(chǎn)生交聯(lián)，阻礙樹脂凝膠的溶脹作用， 從而影響吸水能力，因而二價金屬離子對樹脂吸水性的降低將更為顯著。本實驗以丙烯酸為聚合單體，N,N-亞甲基雙丙烯酰胺為交聯(lián)劑、過硫酸鉀為引發(fā)劑 聚合。實訓器材藥品：（用量）丙烯酸（AA）、N,N-亞甲基雙丙烯酰胺（NMBA）、過硫酸鉀（K2S2O8）、試驗用純 凈水，NaOH溶液、丙烯酰胺（AM）。儀器：（使用條件）容量瓶：250mL、500mL、1

5、000mL ；移液管：1mL、5mL、10mL；量筒：5mL、 20mL ；燒杯：100mL、250mL、500ml ；表面皿、玻璃棒、天平（或電子天平）、烘箱 實訓過程：（包括主要步驟、實驗分析等，可用流程、框圖表示）（一）、流程圖：（二）、實驗步驟1、取20g丙烯酸于100ml燒杯中，逐漸加入40% NaOH溶液,使其中和度為60% 80%；2、加入0.24g交聯(lián)劑N, N-二甲基雙丙烯酸胺，0.03 g的過硫酸鉀引發(fā)劑，不斷 攪拌直至溶解完全；3、置于三頸燒瓶中，控制溫度65C進行反應(yīng)，1h后停止攪拌；4、將溶液倒入大面積的玻璃培養(yǎng)皿中，然后將其放入溫度為80C烘箱中進行干 燥，待烘烤至成型并且不再粘手時取出，用剪刀將產(chǎn)品剪成小塊，并將剪好的小塊 放在表面皿上繼續(xù)放入烘箱烘烤約為35h，直至產(chǎn)品完全干燥。5、將烘干后的產(chǎn)品稱取一定量放入500ml燒杯中進行吸水倍率及彈性的測定。關(guān)鍵技術(shù)分析：（注意事項）1、加NaOH溶液中和時，需慢慢加入，并快速攪拌。2、聚合反應(yīng)控制在65度左右，不能太高，以防暴聚。3、樹脂需剪成盡量小塊，使其充分烘干，從而不影響吸水倍率的測定。數(shù)據(jù)處理：實訓現(xiàn)