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计臣等:淀粉ハ NAAA/CR吸水复合材料的性能在去离子水和盐溶液中的差异
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淀粉/NaAA/CR吸水复合材料的性能在去离子水
和盐溶液中的差异
计臣,李智敏,吴友平
(北京化工大学有机-无机复合材料国家重点实验室,北京100029
摘要:采用机械共混法制备了淀粉/丙烯酸钠合物网络结构中交联点增多,交联点之间的网络变小。
(NaAA)/氟丁橡胶(CR)吸水复合材料,考察了去离子外部溶剂的离子强度(包括离子浓度和价数)越大,材
水和3.5%(质量分数)NaCl溶液两种吸水介质对其力料网络内外的渗透压越低,同时,固定在树脂上的电荷
学性能和吸水性能的影响,并且观察了复合材料吸水会受到外界离子的屏蔽作用,降低静电斥力,这两种因
前后的微观形貌。结果表明浸水后,随吸水量的增加,素都导致吸水率下降。 Midian等研究高聚物的吸
材料力学性能的降低;复合材料在盐溶液中的吸水率水能力时提出的模型主要解释了吸水材料在不同浓度
远小于在去离子水中的吸水率;在反复使用过程中,能离子溶液中的吸水能力。随着吸附液的离子浓度的增
够很好地保持其原有的吸水性能,具有优异的反复使大,树脂的吸水能力会急剧下降
用性能;通过扫描电子显微镜(SEM)观察了复合材料
本文中的淀粉/丙烯酸钠(NaAA)/氯丁橡胶(CR
吸水前后的徽观形态结构,吸水组分聚NaAA颗粒吸复合材料中添加的吸水剂采用NaAA。此复合材料在
水干燥后表面发生褶鈹
吸水膨胀过程中,聚丙烯酸钠( PNAAA)是赋予复合材
关键词:淀粉;氯丁橡胶;丙烯酸钠;盐溶液;吸水性料吸水膨胀性能的关键组分;CR是基体,其结晶性、弹
能
性、强度等影响复合材料的物理机性能;淀粉在复合
中图分类号:TQ33.5;TQ336.4文献标识码:A材料中兼有填充增强和吸水的双重作用。梁桂花
文章编号:1001-9731(2012)16-2161-05
等[?研究表明,单独加入淀粉,复合材料的吸水率较
引言
低;宋帅帅等13的研究表明,加人NaAA可大大提
高吸水率、吸水速率和吸水稳定性,复合材料的吸水性
吸水膨胀橡胶,是20世纪70年代末由日本开发能随NaAA用量的増多而提高
出的一种在普通条件下,能够吸水至自重几倍到几十
本文使用机械共混法制备了淀粉/NaAA/CR吸
倍并膨胀到原来体积的几倍到几十倍以上的新型高分水复合材料,研究了将试样浸泡在去离子水和盐溶液
子材料。其在保持橡胶高弹性的同时具有快速吸水中时,复合材料力学性能和吸水性能的差异;并考察了
和保水性能,对其潲加压力即可实现密封防水功能,且复合材料的反复使用性能,以及复合材料吸水前后的
能够消除压缩应力对材料造成的破坏,在密封防水方微观结构,以期为材料的应用提供支持。
面有广阔的应用前景,广泛用于土木工程、地下管道和
水坝嵌缝等2。吸水膨胀橡胶在实际应用中,面临着
2实验
各种各样的复杂环境,其力学性能和吸水性能对温度、2.1主要原料
pH值、盐的种类及浓度等有较高的敏感性4?,可以按
CR,牌号A90(高结晶度),日本电气化学工业公
pH值或盐的浓度的不同而发生收缩或膨胀,使化学能司;支链淀粉,粒径为5~20gm,吉林长春大成特种玉
直接转换成机械能,因此在水敏传感器、医用和生理等米淀粉股份有限公司生产;NaAA,自制品;其它原材
方面有广泛的应用前景「7?。
料均为市售橡胶工业常用助剂。
关于吸水膨胀橡胶的吸水机理前人提出了一些模2.2设备和仪器
型来加以阐述。例如: Flory提出的吸水公式可以定
开炼机,O160mm×320mm,广州湛江橡塑机械
量表示高吸水性材料的吸水能力,其从渗透压和交联厂;25t平板硫化机,上海橡胶机械制造厂;盘式硫化测
度等方面阐述了吸水机理。若交联度小,聚合物未形试仪,P3555B2型,北京环峰机械制造厂;万能电子拉
成三维网状结构,宏观上表现为水溶性,吸水率低;随力机,CMT4104型,深圳新三思计量技术有限公司;恒
着交联度的增加,聚合物网络结构形成,聚合物吸水率温水浴;分析天平;LGJ-18S原位冷冻干燥机,北京松
提高;当交联度增加到一定程度时,吸水量达到最大源华星科技发展有限公司; Hitachi S-4700型扫描电子
值;交联度再增加,其吸水能力反而下降,这是因为聚显微镜(SEM),日本日立公司产品。
基金项目:国家自然科学基金资助项目(50673010);北京市教委重点学科建设基金资助项目(JD100100526)
收到初稿日期:2012-02-16
收到修改稿日期:2012-04-01
通讯作者:吴友平
作者简介:计臣(1987ー),男,陕西西安人,在读硕土,师承吴友平教授,主要从事橡胶吸水复合材料方面的研究工作