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多孔聚丙烯酸鈉高吸水性樹脂的合成及表面改性
????????高吸水性樹脂是一種能夠吸收自身質(zhì)量幾十倍甚至幾千倍水的高分子材料，其具有網(wǎng)狀交聯(lián)的結(jié)構(gòu)。由于其具有優(yōu)異的吸水性能，因此在生理衛(wèi)生、農(nóng)林農(nóng)業(yè)、藥物緩釋等方面具有廣泛的應(yīng)用。但在實際應(yīng)用中，由于其存在著吸水速度較慢的現(xiàn)象，一般需要幾個小時甚至幾天才能達到溶脹平衡，不利于實際生產(chǎn)應(yīng)用。為了解決吸水性樹脂溶脹較慢的問題，常用的方法有：粉碎成更小的顆粒、吸水性樹脂內(nèi)部引入多孔結(jié)構(gòu)、進行表面改性等方法來提高吸水性樹脂的吸水速度。目前吸水性樹脂致孔大多數(shù)采用碳酸氫鈉/碳酸鈉–酸體系來制得多孔吸水性樹脂，但這種致孔方法反應(yīng)速度較快，不易控制。為了更好控制多孔吸水性樹脂的合成，華東理工大學采用水溶液聚合法，在前期合成實驗的基礎(chǔ)上，以丙烯酸(AA)為單體，以過硫酸鉀(KPS)–亞硫酸氫鈉(NaHSO3)為氧化還原引發(fā)劑，N，N–亞甲基雙丙烯酰胺(NNMBA)為交聯(lián)劑，羧甲基纖維素鈉(CMC-Na)為增稠劑、泊洛沙姆為表面活性劑，分別采用無水乙醇(C2H5OH)和碳酸氫氨(NH4HCO3)為致孔劑，利用物理和化學的原理制備吸水倍率高的多孔聚丙烯酸鈉高吸水性樹脂，并對150～300?μm的高吸水性樹脂用乙二醇二縮水甘油醚(C8H14O4)、十八水合硫酸鋁[Al2(SO4)3·18H2O]以及聚乙二醇(400)雙丙烯酸酯(PEG-400-DA)配制的混合溶液進行表面改性，通過吸收性能測試、傅立葉變換紅外光譜(FTIR)、掃描電子顯微鏡(SEM)、熱重(TG)分析等方法對其進行了表征測試。
????????1、實驗采用的主要原材料
????????AA：分析純，上海麥克林生化科技有限公司;
????????氫氧化鈉(NaOH)：優(yōu)級純，永華化學科技(江蘇)有限公司;
????????泊洛沙姆：F127，數(shù)均分子量為10?000～12?000，盤錦研峰科技有限公司;
????????C2H5OH，NH4HCO3：分析純，上海泰坦科技股份有限公司;
????????PEG-400-DA：化學純，良制有機化學工業(yè)株式會社;
????????C8H14O4：環(huán)氧值為0.7?mol/(100?g)，阿達瑪試劑(上海)有限公司;
????????KPS，NaHSO3及氯化鈉(NaCl)：分析純，上海凌峰化學試劑有限公司;
????????NNMBA，CMC-Na，Al2(SO4)3·18H2O：分析純，國藥集團化學試劑有限公司。
????????2、樣品制備
????????(1)普通高吸水性樹脂的制備。
????????稱取30?g AA單體，冰水浴條件下加入NaOH至中和度為90%，再依次加入AA單體質(zhì)量分數(shù)0.02%的NNMBA溶液、0.07%的KPS溶液和NaHSO3溶液 (KPS和NaHSO3物質(zhì)的量之比為2∶1)，加入適量去離子水，使得AA單體濃度為33%，攪拌10?min后，于60℃下反應(yīng)2?h，剪成細長條后，在105℃下烘干、粉碎、篩分，備用。
????????(2)多孔高吸水性樹脂的制備及改性。
????????稱取30?g AA單體，依次加入稱量好的CMC-Na、泊洛沙姆于250?mL的三口燒瓶中，攪拌，充分溶解;冰水浴條件下加入NaOH至中和度為90%，再依次加入AA單體質(zhì)量分數(shù)0.02%的NNMBA溶液、0.07%的KPS溶液之后，分別加入致孔劑C2H5OH和NH4HCO3，最后加入NaHSO3溶液(KPS和NaHSO3物質(zhì)的量之比為2∶1)，加入適當去離子水，使得AA單體濃度為33%，攪拌10?min后，于60℃下反應(yīng)2?h，剪成細長條后，在105℃下致孔的同時烘干，將烘干后的吸水性樹脂粉碎、篩分，備用。取篩分后的150～300?μm吸水性樹脂用含0.035?g C8H14O4，0.345?g Al2(SO4)3·18H2O以及0.345?g PEG-400-DA配制的混合溶液進行表面交聯(lián)改性。
????????3、性能匯總
????????(1)采用水溶液聚合法，以KPS–NaHSO3為氧化還原引發(fā)劑，NNMBA為交聯(lián)劑，CMC-Na為增稠劑，泊洛沙姆為表面活性劑，C2H5OH為物理致孔劑，NH4HCO3為化學致孔劑，分別制得多孔高吸水性樹脂，并得到最優(yōu)的多孔高吸水性樹脂合成條件為：CMC-Na用量為0.8%，泊洛沙姆用量為0.1%，C2H5OH用量為10%，NH4HCO3用量為10%。C2H5OH致孔高吸水性樹脂的吸水倍率較NH4HCO3致孔的更高，且二者的吸去離子水的速度相差不大，均在15?min左右達到飽和。
????????(2)通過FTIR，SEM，TG對吸水性樹脂的表征表明，已經(jīng)成功制得多孔高吸水性樹脂，C2H5OH為致孔劑的多孔高吸水性樹脂較NH4HCO3為致孔劑的多孔高吸水性樹脂的孔分布和大小更加均勻、致密。通過對C2H5OH致孔高吸水性樹脂進行表面改性發(fā)現(xiàn)，改性后的多孔吸水性樹脂的吸水速度明顯提高，熱穩(wěn)定性有所提高，但吸水倍率下降。
