衣康酸-丙烯酰胺高吸水树脂的合成.pdf

研究与开发
合成树脂及塑料,2012,29(1):36
CHINA SYNTHETIC RESIN AND PLASTICS
衣康酸一丙烯酰胺高吸水树脂的合成
成青,胡自然2,谢建军
(1.中南林业科技大学材料科学与工程学院,溯南省长沙市410004
2.湖南城际铁路有限公可,湖南省长沙市41000
摘要:用过硫酸钾做引发剂,通过水溶液聚合法制得了淀粉/膨润土接枝衣康酸(A)和丙烯酰胺(AM)高吸
水树脂。研究了m(AMMm(IA),IA,交联剂用量及引发剂用量等对吸液性能的影响。在固定反应温度70℃,反应时间
为6-10h的条件下,吸水的最佳条件为:m(AM)m(A)为9.3:0.7,IA中和度为75%,交联剂质量为单体总质量的
0.05%,引发剂过硫酸钾(KPS)质量是单体总质量的0.30%。吸生理盐水的最佳条件为:m(AM)m(A)为9.1:0.9,1A
中和度为75%,交联剂质量为单体总质量的0.03%,引发剂KPS质量是单体总质量的0.50%
关键词:吸水树脂丙烯酰胺衣康酸淀粉膨润土
中图分类号:TQ322.4文献标识码:B文章编号:1002-1396(2012)01-0036-04
吸水树脂是指由低分子物质经过聚合或者高用溶液聚合法,利用引发剂使淀粉分子和膨润土
分子化合物经过接枝生成的改性聚合物,它的吸产生自由基,从而引发单体衣康酸(IA)和丙烯酰
水能力特别强,是近年来开发成功的一种新型的、胺(AM)接枝聚合。反应过程见式(1)~式(5)。
含有强亲水基团并具有一定交联度的功能高分子
链引发和链增长:
材料。吸水树脂的高吸水保水性使其在农林园
S, 0.
艺、医疗、生理卫生、石油、化工、建筑、环境保护、
(2)
い-0?+CH2=C( COOHJCH2COOH+
美容化妆、生化技术、食品等领域发挥特殊功能,
CH=CH-CONH2→-0一M?
已受到世界各地研究人员的关注。
式中:M为IA,AM的均聚或共聚链。
本实验原理是采用自由基型接枝共聚合,选
交联反应
CH2-MCH2一
C…-COOH
CONIZ
H-N
该复合高分子材料具有很强的吸湿和膨胀生产;膨润土,分析纯,上海试四赫维化工有限公
性,同时将具有较强阳离子交换能力的膨润土直司生产;IA,分析纯,浙江国光生化股份有限公司
接参与接枝共聚合。通过淀粉多元接枝共聚合
的方法制备复合型高吸水树脂( SBPIAAM),研究
其单体配料比、IA中和度、交联剂用量、引发剂用
收稿日期:2011-07-28;
量等因素对吸水树脂吸液性能的影响。
修回日期:2011-10-26。
作者简介:成青,女,1974年生,硕士
1实验部分
讲师,现主要从事功能和天然高分子材
料、生物高分子材料研究。联系电话:
1.1主要原料
13786180810; E-mail chengqing74@163
玉米淀粉,一级,天津市晨光化工有限公司
corn e
第1期
成青等.衣康酸一丙烯酰胺高吸水树脂的合成
生产;AM,过硫酸钾(KPS),均为分析纯,天津市博温度60℃,反应时间8h,单体总质量为水的总质
迪化工有限公司生产;交联剂N,N-亚甲基双丙量的25%(下同),IA中和度为75%,KPS质量
烯酰胺,化学纯,天津市科密欧化学试剂开发中心为单体总质量的0.30%,交联剂质量为单体总质
生产;NaOH,分析纯,天津恒兴化学试剂制造有限量[m(AM)m(IA)=9.3:0.?的0.05%。乙醇溶液
公司生产;无水乙醇,分析纯,天津市大茂化学试浸泡12h的皂化后处理方式为基准条件,而改变
剂厂生
其他因素考察 SBPIAAM的Q。和Q.的变化。
1.2试样的合成
2.1单体配比对 SBPIAAN性能的影响
以KPS作为引发剂的反应机理如下:水溶液
从图1看出:m(AM)m(IA)<6时,随m(AM)
中过硫酸根离子受热分解为硫酸根离子自山基,m(IA)增大, SBPIAAMI的Q.增加;m(AM)Mm(IA)
硫酸根自由基可与水反应生成氢氧根自由基,这为6-14时, SBPJAAM的Q.変化不大,当m(AM
两种自由基进攻淀粉大分子链,通过夺氢反应生m(IA)=9.3:0.7时,Q、达到最大值,为846g/g。
成可以引发乙烯基类单体接枝的淀粉大分子自由m(AM)Mm(IA)<9时, SBPIAAM的Q.变化缓慢;
基,在乙烯类单体存在下,淀粉大分子链自由基引m(AM)/m(IA)=9.0~115时,其。急刚增加,当
发接枝并增长,最后失去自由基而維终たい。、
m(AM)Mm(IA)=9.1:09时,Q.达到最大,为126gg
将淀粉置于装有搅拌器、冷凝管的250mL四此时, SBPIAAM网络结构中-一C(OOH,一CON
口烧瓶中,按比例加人蒸馏水,一定温度下糊化一 COONA间存在协同作用,网络伸展达到最佳
1.5h,降温至50℃,保温搅拌30min,加人由交联这说明随着w(AM)的増加,虽然一CONH2的亲水
剂、AM和黏土配制成的混合液,搅拌均匀,在30性不如一 COONA,但由于多重基团的协同作用,以
min内向反应体系滴加由质量分数为25%的及 SBPIAAM的分子主链上具有多种亲水性基团
NaOH溶液中和的具有一定中和度的IA溶液,最(既有离子型基团,又有非离子型基团)使 SBPIAAM
后再加入引发剂KPS[质量为单体总质量(单体的Q、和Q.提高。但是,随着一CONH2的继续增
IA和AM的总质量)的0.20%~0.60%],恒温60℃加,一CONH2的亲水性不如-一 COONA的缺点就表
下反应2h。将黏稠的反应液倒人小烧杯中,封闲现出来,使 SBPIAAM的耐盐水性降低
杯口,然后升温至70℃继续反应6~10h。反应结
900
束后,取出凝胶,切片,放人100mL质量分数为
120
95%的乙醇中浸泡过夜,然后80℃下真空干燥
24h,粉碎。
13吸液倍率(Q)测定
60
)在蒸馏水中的吸液倍率(Q)测试:首先准
40
确称取0.1g(下同)的树脂放人孔径为165m的
纱袋中,再放入装有200mL蒸馏水的烧杯中,在
68101214161820
m(AM)m(A)
10,20,30,40,50,60,90,120min时分别称取吸
图1m(AM》n(IA)对Q。和Q,的影响
水后树脂的质量,然后每隔2h称一次吸水后树 Fig1 Influence of mass ratio of AM to Al on(Q. and s of SBPIAAM
脂的质量,48h后结束。
2.2中和度对 SBPIAAV性能的影响
2)在质量分数为0.9%的NaCl水溶液(简称
在制备吸水树脂时,IA一般需要用碱中和,
0.9%NaC溶液)中的吸液倍率(Q、)測试:用0.9%经中和后的IA聚合比较平稳,可有效防止暴聚,
NaCl溶液代替蒸馏水,操作同上。
同时,采用NaOH部分中和IA,使聚合物链上引
SBPIAAM的Q按式(6)计算。
入了比-COOH亲水性更强的一 COONA,从而影
Q=(M-mo)/mo
(6)响所合成的吸水树脂的各种性能。从图2可知
式中:m为吸