聚丙烯酸系列水溶液性質(zhì)研究

聚丙烯酸系列水溶液性質(zhì)研究學(xué)生姓名：鄭翔

指導(dǎo)教師：?？》?008年1月23日目錄

文獻(xiàn)綜述1提高聚丙烯酸系列超強(qiáng)吸水劑耐鹽性23聚丙烯酸類超強(qiáng)吸水劑的反相懸浮法制備超強(qiáng)吸水劑發(fā)展歷史

第一代超強(qiáng)吸水劑在20世紀(jì)50年代后期開發(fā)出來，主要基于羥基烷基甲基丙烯酸及其相關(guān)單體的聚合物，其溶脹能力40％～50％，主要用于醫(yī)學(xué)眼科接觸透鏡。

1971年GrainProcessing公司以硝酸鈰作引發(fā)劑，采用丙烯腈接枝淀粉或纖維素的方法合成出超強(qiáng)吸水劑。

1974年美國農(nóng)業(yè)部北方農(nóng)業(yè)研究所也成功合成出淀粉接枝超強(qiáng)吸水劑并用作土壤保水劑。

1983年SAP用于紙尿布，大大推動了SAP的發(fā)展。聚丙烯酸系列超強(qiáng)吸水劑的應(yīng)用農(nóng)業(yè)方面衛(wèi)生用品材料防水密封方面醫(yī)藥方面其它應(yīng)用應(yīng)用聚丙烯酸類超強(qiáng)吸水劑的反相懸浮法制備

目前我國工業(yè)生產(chǎn)的聚丙烯酸類超強(qiáng)吸水劑主要采用溶液聚合法。但該方法存在反應(yīng)熱難散失、易暴聚、出料難、干燥難等缺點，一直困擾著企業(yè)生產(chǎn)。本次實驗采用氧化還原體系引發(fā)反相懸浮聚合的方法，通過對分散劑、單體濃度、引發(fā)劑濃度等工藝參數(shù)的篩選和優(yōu)化，制備出性能優(yōu)異的超強(qiáng)吸水樹脂以彌補(bǔ)溶液聚合法的缺陷。聚丙烯酸類超強(qiáng)吸水劑的反相懸浮法制備實驗原理

一般懸浮聚合以水為分散介質(zhì)，單體（也可看作油相）作為液滴或粒子，引發(fā)劑溶解在油相中進(jìn)行的聚合。而反相懸浮聚合法是其他溶劑（油相）為分散介質(zhì)，單體作為水相液滴或粒子，引發(fā)劑或其他助劑都溶解在水相中進(jìn)行的聚合。

該法所采用的單體反應(yīng)物應(yīng)是親水性的，或水溶性的物質(zhì)，引發(fā)劑、催化劑等也是水溶性的。反相懸浮法是合成高分子吸水材料的重要方法之一。聚丙烯酸類超強(qiáng)吸水劑的反相懸浮法制備實驗原料：丙烯酸(北京東方化工廠，使用前減壓蒸餾除去阻聚劑)。Span85和OP7(天津助劑廠)

6號溶劑油(北京燕山石化公司東方紅煉抽廠使用前重新蒸餾除雜質(zhì))氫氧化鈉過硫酸鉀無水亞硫酸鈉聚丙烯酸類超強(qiáng)吸水劑的反相懸浮法制備實驗過程

在裝有攪拌器、滴液漏斗、回流冷凝管、溫度計、氮?dú)鈱?dǎo)管的四口瓶中，加入定量的6號溶劑油、Spain85和OP7攪拌溶解。同時將計量的丙烯酸置于錐形瓶內(nèi)，在冰水冷卻的條件下用一定濃度的NaOH水溶液緩慢中和至一定中和度，然后加入計量的過硫酸鉀，并攪拌均勻，然后將此混和液加入反應(yīng)瓶中。水浴加熱至50oC，在一定攪拌速度下于1h內(nèi)將一定量亞硫酸鈉水溶液用滴液漏斗勻速滴入反應(yīng)瓶中，進(jìn)行聚合反應(yīng)。滴加完畢繼續(xù)反應(yīng)3h，攪拌降溫至室溫后過濾出料，得白色微珠狀共聚樹脂。120～140oC干燥、粉碎、過篩、測吸水量和吸水速率。聚丙烯酸類超強(qiáng)吸水劑的反相懸浮法制備性能測定

吸液率測定：采用自然過濾法測定超強(qiáng)吸水性樹脂的吸液倍率。即分別稱取1.0g過篩后的樹脂(m)，各加入2000ml去離子水，1000ml自來水和200ml0.9％的食鹽水，靜置2h后用100目尼龍網(wǎng)過濾，在布氏漏斗上靜置30min以后稱量吸水后樹脂質(zhì)量mˊ，求出吸液率。

吸液率＝mˊ/m(g/g)聚丙烯酸類超強(qiáng)吸水劑的反相懸浮法制備結(jié)果與討論

吸水率是衡量超強(qiáng)吸水劑的主要指標(biāo)。

通過各種不同條件下的實驗，研究了分散劑選擇、單體濃度、引發(fā)劑濃度等因素對吸水劑吸水倍率的影響。聚丙烯酸類超強(qiáng)吸水劑的反相懸浮法制備分散劑的影響在反向懸浮聚合工藝中，分散劑的選擇合適與否是關(guān)系到聚合反應(yīng)能否順利進(jìn)行的關(guān)鍵因素，本實驗以6號溶劑油為分散介質(zhì)，分別選擇了以下幾種分散劑進(jìn)行單獨(dú)和復(fù)配使用，結(jié)果見表1。

分散劑

結(jié)果

吸去離子水/g/g吸自然水/g/g吸0.9%鹽水/g/g

碳酸鈣（220目）少部分成粒，大部分粘壁

1505012

羧甲基纖維素少部分成粒，大部分結(jié)餅

28015025

聚乙烯醇顆粒較大

65025050Span85大部分成粒，少部分粘壁

80035085OP7大部分成粒，少部分粘壁

75032080Span85:OP7(1:1)產(chǎn)物呈均勻微珠狀

1200650100表1不同分散劑對產(chǎn)物及吸水劑的影響注：實驗條件、單體濃度Cm＝7.0mol/L，中和度Xn=70.0%，引發(fā)劑濃度C1＝0.20%，交聯(lián)劑濃度CL=0.025，溫度50OC，時間4h。聚丙烯酸類超強(qiáng)吸水劑的反相懸浮法制備單體濃度的影響單體是丙烯酸及其鈉鹽，溶解在去離子水中。由表2可見，單體濃度在7mol/L時，樹脂的吸液率高，高于或低于這個濃度范圍，吸液率都減小。

單體濃度/mol/L實驗現(xiàn)象吸去離子水/g/g吸自然水/g/g吸0.9%鹽水/g/g3粘壁

640385585正常850550867正常12507001109正常7304607211少量溶解

53033043注：實驗條件、中和度Xn=75.0%，引發(fā)劑濃度C1＝0.20%，分散劑Span85：OP7＝(1：1)交聯(lián)劑濃度CL=0.025％，溫度50OC，時間4h。表2單體濃度對聚合過程和產(chǎn)物吸液率的影響聚丙烯酸類超強(qiáng)吸水劑的反相懸浮法制備引發(fā)劑用量的影響由于引發(fā)劑的用量直接影響到聚合反應(yīng)速度和聚合產(chǎn)物的相對分子質(zhì)量。對于通常的自由基聚合反應(yīng)，增加引發(fā)劑用量，將使反應(yīng)速度加快、相對分子質(zhì)量降低，而相對分子質(zhì)量降低會引起吸液率下降；另一方面，若引發(fā)劑用量太少，反應(yīng)速度過慢，影響聚合反應(yīng)和交聯(lián)的進(jìn)行，也使吸液率下降。

引發(fā)劑用量/％

實驗現(xiàn)象吸去離子水/g/g吸自然水/g/g吸0.9%鹽水/g/g0．05不聚合

－

－

－

0．10少部分溶解

68042564

0．15正常860540780．20正常12507001100．25正常

870550800．30正常59038654表3引發(fā)劑用量對聚合過程和產(chǎn)物吸液率的影響注：實驗條件、單體濃度Cm＝7.0mol/L，反應(yīng)溫度50oC，交聯(lián)劑濃度CL＝0.025%，分散劑Span85：OP7＝(1：1)，時間4h。聚丙烯酸類超強(qiáng)吸水劑的反相懸浮法制備結(jié)論

（1）采用反相懸浮聚合法制備聚丙烯酸類超強(qiáng)吸水劑較理想的反應(yīng)條件是：以Span85-OP7為分散劑，以6號溶劑油為分散介質(zhì)。單體濃度為7mol/L；引發(fā)劑為單體量的0.20%；聚合溫度控制在50oC。

（2）在最佳工藝條件下聚合所得的產(chǎn)物呈均勻微粒狀，吸液率達(dá)1250g／g。本實驗解決了溶液聚合法中反應(yīng)熱不易散失、出料難、干燥難的缺點。反應(yīng)平穩(wěn)、容易控制，適合工業(yè)生產(chǎn)。提高聚丙烯酸系列超強(qiáng)吸水劑耐鹽性

目前使用的聚丙烯酸鹽類高吸水性樹脂，其主要缺點是耐鹽性較差，一般情況下吸0.9％NaCl水溶液倍率僅為其吸去離子水倍率的10％左右。而高吸水性樹脂的使用環(huán)境一般都有離子存在，環(huán)境中存在的離子將嚴(yán)重影響其吸液性能和保水性能的發(fā)揮，所以提高吸水樹脂的耐鹽性對其實際應(yīng)用有著很重要的意義。提高聚丙烯酸系列超強(qiáng)吸水劑耐鹽性改進(jìn)聚丙烯酸鹽類高吸水性樹脂耐鹽性的途徑之一，是使聚合物分子主鏈上增加一種對鹽的敏感性較低的親水性共聚單體(通常含非離子型親水基團(tuán))。本次實驗采用了部分中和的丙烯酸與丙烯酰胺共聚的方法，來改善吸水樹脂的耐鹽性。提高聚丙烯酸系列超強(qiáng)吸水劑耐鹽性用KOH將丙烯酸部分中和，作為基本的聚合單體，采用反相懸浮聚合法合成聚丙烯酸鉀、聚丙烯酸銨高吸水性樹脂。在反應(yīng)過程中加入的適量交聯(lián)劑使高分子鏈形成輕度交聯(lián)的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，為高吸水性樹脂具有較高的吸水、保水性能提供了基本的分子結(jié)構(gòu)條件。Clicktoeditcompanyslogan.ThankYou!CompanyLogoCompanyLogoDiagramTextTextTextAddYourTitleTextText1Text2Text3Text4Text5AddYourTitleTextText1Text2Text3Text4Text5TextTextCompanyLogoDiagramConceptAddYourTextTextTextTextTextTextTextCompanyLogoDiagramTitleThemeGalleryisaDesignDigitalContent&ContentsmalldevelopedbyGuildDesignInc.TitleThemeGallery

isaDesignDigitalContent&ContentsmalldevelopedbyGuildDesignInc.TitleThemeGalleryisaDesignDigitalContent&ContentsmalldevelopedbyGuildDesignInc.CompanyLogo3-DPieChartTitleAddYourTextAddYourTextAddYourTextCompanyLogoThemeGalleryisaDesignDigitalContent&ContentsmalldevelopedbyGuildDesignInc.ThemeGalleryisaDesignDigitalContent&ContentsmalldevelopedbyGuildDesignInc.ThemeGalleryisaDesignDigitalContent&ContentsmalldevelopedbyGuildDesignInc.DiagramTextTextTextCompanyLogoDiagramAddYourTitleTextTextTextTextCompanyLogoCycleDiagramConceptBECDAAddYourTextAddYourTextAddYourTextAddYourTextAddYourTextCompanyLogoDiagram1ThemeGalleryisaDesignDigitalContent&ContentsmalldevelopedbyGuildDesignInc.2ThemeGalleryisaDesignDigitalContent&ContentsmalldevelopedbyGuildDesignInc.3ThemeGalleryisaDesignDigitalContent&ContentsmalldevelopedbyGuildDesignInc.CompanyLogoDiagramYourTextYourTextYourTextYourTextYourTextYour