2003丙烯酸盐与丙烯酰胺共聚制备耐盐性高吸水树脂
丙烯酸-丙烯酰胺共聚物吸水树脂的制备
胶体与聚合物
Ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｓ ｅ Ｊ ｏ ｕ ｎａ ｒ ｌ ｏ ｆ Ｃ ｏ ｌ ｌ ｏ ｉ ｄ＆ Ｐ ｏ ｌ ｙ ｍｅ ｒ
１ ． ３ 性 能表征
较好的光 、 热稳定性 ， 无味无毒无腐蚀性 ， 是最具 有前途的高吸水性树脂之一 。 本课题组已对丙
烯酸类共聚物超吸水树脂进行 了一些研究［ ７ － ９ １ ， 本
文主要研究交联剂 、引发剂及单体配 比对吸水树 脂性能的影响， 优化了树脂制备工艺条件 。
１ 实 验部 分
Ｖ０ １ ． ３ １ Ｎｏ ． ２
ห้องสมุดไป่ตู้
Ｊ ｕ ｎ ．２ ０ １ ３
丙烯 酸 一丙 烯 酰胺 共聚 物 吸水 树 脂 的 制备
李廷希 魏 萌 赵玉花 袁成前 陈泉 良 郝 国庆 苏 文 李 坤
（ 山东科技大学材料科学与工程学院， 山东青 岛 ２ ６ ６ ５ ９ ０ ） 摘要 ： 采用溶液聚合法 ， 以丙烯 酸（ Ａ Ａ） 和丙烯酰胺（ Ａ Ｍ） 为单体 ， Ｎ， Ｎ’ 一 亚 甲双丙烯 酰胺（ Ｎ ＭＢ Ａ ） 为交联 剂， 过硫酸铵为引发剂 ， 制备 了丙烯酸 ． 丙烯酰胺共 聚物吸水树脂 ， 探讨 了单体 配 比（ ｍ ， ｍ 。 ） 、 交联剂 和引发 剂用量对树脂吸水率 的影 响。结果 表明 ： 在６ ５ ℃时 ， 丙烯酸一 丙烯酰胺共聚物吸水树脂 的最佳制备条件为 ： 丙
烯 酸和丙烯酰胺质量 比为 ４ ： １ ， 交联剂 和引发剂用量 分别 为聚合单 体（ 丙烯酸和丙烯酰胺） 总质量 的 ０ ． ０ ２ ％和
聚(丙烯酸-丙烯酰胺)高吸水树脂的制备及性能研究
中图 分类 号 ： Ｏ６ ３ １
文献标 识 码 ： Ａ
文章 编号 ： １ 【 ） （ ｊ １ ９ ７ ３ １ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ２ ０ １ ５ ７ ０ ４
１ 引 言
高吸水 树脂 是经 交联 剂适 度 交联 的具 有 三维 网络 结 构 的新 型 功 能 高 分 子 材 料 ， 通 常又称 为“ 保水 剂” 、
刘 玉贵 等 ： 聚（ 丙烯酸 丙烯酰胺） 高 吸 水 树 脂 的 制 备 及 性 能 研 究
聚（ 丙 烯 酸一 丙 烯 酰胺 ） 高 吸水 树 脂 的 制 备及 性 能 研 究
刘玉贵 ， 张 瑾 ， 朱 忠其 ， 刘 强， 柳 清 菊
（ 云南 大学 云南 省 高校 纳米 材料 与技 术重 点实 验 室 ， 云南 昆明 ６ ５ ０ ０ ９ １ ）
“ 高吸 水 性 聚 合 物 （ ｓ ｕ ｐ ｅ ｒ ａ ｂ ｓ ｏ ｒ ｂ ｅ ｎ ｔ ｐ ｏ ｌ ｙ ｍｅ ｒ ， 简 称 Ｓ ＡＰ ） ” 、 “ 超强 吸水 剂 ” 等 ］ 。 由于 高 吸水 性 树 脂 含 有
强 亲水 性基 团 ， 如羧基 、 酰胺基 、 酯基ｌ ２ 等， 可 通过 水 合 作 用迅 速地 吸 收 自重 几 十倍乃 至 上千倍 的水 分或 数 十
ｍ １ — — Ⅲ ｒ 、
倍 的 盐 溶 液 而呈 凝 胶 状 ， 且 具 有 良好 的保 水 性 能 ， 因 此， 广 泛 用 于农 林 园 艺 、 沙漠 治理、 医疗 卫 生 、 土 木 建
筑、 食 品加 工 、 石 油化 工 等领域 ］ 。 本 文针 对丙 烯 酸 系 高 吸水 树 脂 耐 盐性 差 的 特 点 ，
四 口烧 瓶 中 ， 加 入 一 定 量 的 环 己 烷 和 适 量 的 分 散 剂
高吸水树脂耐盐性的改进方法
第34卷第2期东 北 林 业 大 学 学 报Vol.34No.2 2006年3月JOURNAL OF NORT HE AST F ORESTRY UN I V ERSI TY Mar.2006高吸水树脂耐盐性的改进方法1)王 丹 商士斌 宋湛谦(中国林业科学研究院林产化学工业研究所,南京,210042) 摘 要 从高吸水性树脂的结构和吸水机理出发,结合Fl ory公式,探讨了影响高吸水树脂吸水性能的各种因素,尤其是外部盐溶液的影响,对改进高吸水树脂耐盐性的几种方法:如亲水基团多样化、引入长链疏水单体、选择合适的交联剂、制备互穿网络高吸水树脂、与其他成分复合等进行了重点阐述。
关键词 高吸水树脂;吸水机理;耐盐性分类号 T Q316.6I m prove m en t of Sa lt Tolerance for Super Absorben t Poly m ers/W ang Dan,Shang Shibin,Song Zhanqian(I nstitute ofChe m ical I ndustry of Forest Pr oducts,Chinese Acade my of Forestry,Nanjing210042,P.R.China)//Journal of NortheastForestry University.-2006,34(2).-95～97The fact ors influencing water abs or p ti on capacity of super abs orbent poly mers(S AP),es pecially the aqueous salt s o2 luti on,are discussed by Fl ory f or mula in ter m s of the structure and abs orbent mechanis m of S AP.Several methods for i m2p r oving salt t olerance of S AP are su mmarized,including diversificati on of hydr ophilic gr oup s,incor porati on with hydr opho2bic monomers with l ong2chain,choice f or p r oper cr oss2linking agents,inter penetrating poly merizati on,and combinati onwith other materials.Key words Super abs orbent poly mers;Abs orbent mechanis m;Salt t olerance 高吸水树脂(Superabs orbent Poly mers简称S AP)是指通过水合作用能迅速吸收自身质量几十倍乃至上千倍的液态水而呈凝胶状,且保水性好的一种轻度交联的高分子聚合物[1-2]。
高吸水性树脂的制备
高吸水性树脂的制备姓名：曹伟然学号：0908010121摘要：本文介绍了高吸水性树脂的分类、性能及在各方面的应用。
对高吸水性树脂的合成方法进行了综述。
关键词：高吸水性合成树脂；合成方法Abstract: This paper introduces the way to classify super absorbent polymers and the application and properties of super absorbent polymers. Summarizing means about synthetizing super absorbent polymers.Key words: super absorbent polymers; means about synthetizing1 高吸水性树脂的简介高吸水性树脂也称超强吸水性聚合物(Super absorbent polymers)，简写为SAP。
它是一种含有羧基、羟基等强亲水性基团，并具有一定交联度的水溶胀型的高分子聚合物，不溶于水也不溶于有机溶剂，能够吸收自身重量的几百倍甚至上千倍的水，且吸水膨胀后生成的凝胶具有良好的保水性和耐候性，一旦吸水膨胀成水凝胶，即使加压也难以将水分离出来。
1.1 SAP的分类按原料来源可分为淀粉类、纤维素类、合成树脂类和其它天然高分子类。
按亲水化方法可分为四大系列，分别是亲水性单体的聚合物，疏水性聚合物的羧甲基化反应物，疏水性聚合物接枝聚合亲水性单体共聚物，含腈基、酯基、酰胺基的高分子水解反应物。
按交联方法分类为用交联剂进行网状化反应、自交联网状化反应、放射线照射网状化反应和水溶性聚合物导入疏水基或结晶结构等四种。
按亲水基团的种类可分为含有羧酸、磺酸、磷酸类的阴离子系，叔胺、季铵类的阳离子系，两性离子系，羟基和酰胺基的非离子系和多种亲水基团系等五大种类。
从制品形态上可分为粉末状、纤维状、薄膜状和珠状。
耐盐抗压高吸水性树脂的制备及其应用
耐盐抗压高吸水性树脂的制备及其应用摘要：本文研究制备了一种具有耐盐抗压高吸水性的树脂，并探讨了其应用。
制备过程中采用了反相乳液聚合的方法，引入了丙烯酸和丙烯酰胺等单体，并添加了交联剂，使得树脂具有了优异的耐盐性、抗压性和高吸水性能。
同时，在农业领域，树脂可用于提高土壤水分利用率，改善盐渍土的质量，减轻植物对盐渍土的敏感性，从而提高农作物的产量和质量。
关键词：耐盐抗压高吸水性、树脂、反相乳液聚合、交联剂、农业1. 引言水是生命的基础，而土地是农业生产的基础。
但是，全球气候变化、人口增长和环境污染等因素导致了水资源短缺和土壤盐渍化等问题，给农业生产和生态环境带来了巨大的挑战。
因此，开发一种具有耐盐抗压高吸水性的树脂，可以提高土壤水分利用率，改善盐渍土的质量，减轻植物对盐渍土的敏感性，从而提高农作物的产量和质量，对于解决上述问题具有重要的意义。
2. 实验方法2.1 材料十二烷基苯磺酸钠（SDS）、双氧水（H2O2）、一硫代二甲醇（MT）、甲基丙烯酰胺（MAM）、乙酸丙烯酯（AA）、交联剂等。
2.2 反相乳液聚合法制备树脂以MT和SDS为复配乳化剂，将MT和SDS按照一定比例溶解在去离子水中，得到复配乳化剂溶液。
将MT和SDS复配乳化剂溶液倒入四口瓶中，在其中加入盐类水解液、H2O2、AA、MAM等单体，并通过喷淋的方式加入交联剂。
在磁力搅拌器上加热，使体系温度达到80°C，同时加入过氧化氢，即可引发乳液聚合反应。
随着反应的进行，可以观察到乳液逐渐变浓，到达90°C时停止反应，得到未固化树脂。
2.3 固化树脂将未固化的树脂在60°C下进行烘烤，直至样品表面完全干燥，然后继续在140°C下进行固化处理，约30min后即可取出固化树脂。
3. 结果及分析通过实验发现，制备的树脂具有优异的耐盐性、抗压性和高吸水性能。
在水浸泡10min，然后放置24h后，样品吸水率达到了1500%左右，表现出很好的吸水性能。
聚丙烯酸盐高吸水树脂的应用及其改性
第13卷第3期 皮 革 科 学 与 工 程 Vol 113,No 132003年6月L EATHER SCIENCE AND EN GIN EERIN G J un 12003文章编号:1004-7964(2003)03-0042-04收稿日期:2003-02-20第一作者简介:褚建云(1974-),女,硕士研究生,主要从事功能高分子材料的研究。
3通讯联系人聚丙烯酸盐高吸水树脂的应用及其改性褚建云1,王罗新1,刘晓东2,段煜1,杜宗良13(11四川大学轻纺与食品学院,四川成都61006521成都高等纺织专科学校,四川成都610023)摘 要:阐述了高吸水树脂的应用,并详细介绍了提高聚丙烯酸盐类高吸水树脂耐盐性方法,包括(1)亲水基团的多样化;(2)引入疏水长链;(3)合成两性高吸水树脂。
关键词:高吸水树脂;应用;耐盐性中图分类号:TQ32 文献标识码:AApplications and Modif ication of Polyacrylic SuperabsorbentsCHU Jian -yun 1,WA N G L uo -xin 1,L IU Xiao -dong 2,DUA N Yu 1,DU Zong -liang 13(L ight Industry ,T extile and Food College ,Sichuan University ,Chengdu 610065,China ;21Chengdu T extile ,Chengdu 610023,China )Abstract :The applications of superabsorbents are introduced ,and the mainly modifying methods for improving the water salt -resistance properties of polyacrylic superabsorbents ,including the incorporation of other hydrophilic groups ,the incorporation of hydrophobic long -chain and the synthesis of polyampholyte superabsorbents ,are described in detail.K ey w ords :superabsorbent ;application ;salt -resistance properties 高吸水树脂(SAP )是一种含强亲水性基团、经适度交联而具有三维网状结构的新型功能高分子材料。
丙烯酸与丙烯酰胺共聚制备高吸水性树脂
摘
要 ： 用溶 液聚合法 ， Ｎ， 亚 甲基双丙烯酰胺 （ ＭＢ 为交联 剂 ， 硫酸 钾 （ Ｐ ） 采 以 Ｎ一 Ｎ Ａ） 过 Ｋ Ｓ 为引发 剂合成 了高 吸
水性树脂聚 （ 丙烯 酸一 丙烯 酰胺 ） Ｐ Ａ — Ｍ） ， （ （ Ａ Ａ ） 研究 了单体 配比 、 丙烯 酸中和度 、 引发剂及交联剂 用量 、 反应温度
Ａ ｓｒ ｃ： ａ ｒ ｕ ｅａ ｓｒｅ ｔ ｏ ｏ ｍ ｒ ｆａｒｌ ｃｄａ ｄ ａｒｌ ｄ （ Ａ Ａ ｂｔａ ｔＡ ｗ ｔ ｐ ｒｂｏｂ ｎ，ｃｐｌ ｅ ｃｙ ｃａｉ ｎ ｃ ａ ｅ Ｐ（ Ａ— Ｍ） ａ ｒ— ｅｓ ｙ ｏ ｉ ｙ ｍｉ ）ｗ ｓｐｅ
ｐ ｒ ｄ ｂ ａ ｆｗａｅ ｏ ｕ ｉｎ ｃ ｐ ｌｍｅ ｉａ ｉｎ ｗｉｈ ｐ ｔｓ ｉ ｍ ｅ ｓ ｌａ ｅ ａ ｎ ｔａｏ ， ， － ｔ ｙ ａ ｅ ｙ ｍｅ ｎｓｏ ｔ ｒ ｓ ｌ ｔ ０ ０ｙ ｒｚ ｔ ｔ ｏａ ｓｕ ｐ ｒｕ ｆ ｔ ｓ ｉ ｉｉｔ ｒ Ｎ Ｎ＇ｍｅ ｈ — ｏ ０
在吸水 性高 分子 材料 的研 究方 面做 了大 量工 作
吸水 ｆ能 的关 系． ｊ 生
， 文作 者 采用 溶液 聚 合法 ， Ｎ， 亚 甲基 双 丙 烯 酰胺 本 以 Ｎ一
为交联 剂 ， 成 了丙烯 酸 （ Ａ） 合 Ａ 与丙 烯酰胺 （ Ｍ） Ａ 共聚 的高 吸水 性树 脂 ， 究 了 Ａ 与 Ａ 共 聚反应 的条件 与 研 Ａ Ｍ
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第１ ９卷 第 ３期
２０ ０ ８年 ９月
化
学 研
究
Ｖｏ ． ９ Ｎｏ ３ １１ ． Ｓｐ ｅ ．２ ０ ０８
pH值对高吸水树脂聚_丙烯酸盐_丙烯酰胺_吸液吸附性能影响
p H 值对高吸水树脂聚(丙烯酸盐-丙烯酰胺)吸液吸附性能影响张平1, 梁吉福2, 谢建军2,3*, 刘新容2,(1.中南林业科技大学资源与环境学院,长沙410004;2.湘潭大学高分子研究所,湘潭4111053.中南林业科技大学材料科学与工程学院,长沙410004)[摘要] 考察了溶液pH 值对聚丙烯酸(盐)/丙烯酰胺高吸水树脂(P AAA M 树脂)吸液性能和吸附Cu 2+和Fe 3+的影响.结果表明:(1)在蒸馏水中,当p H 值从2增加到4时,PAAAM 树脂的吸液倍率迅速增加;当p H 值在4~10时,吸液倍率基本不变;在p H \10时,吸液倍率迅速减小.在NaC l 、Na 2SO 4和N a 3PO 4溶液中,当pH 值从2增加到3时,三种电解质溶液中的吸液倍率相同;在p H 值为3到12时,吸液倍率逐渐增加,且按盐溶液顺序Q N a C l <Q Na 3P O 4<Q Na 2SO 4变化;当pH =12时,各电解质溶液中吸液倍率均达最大;当p H 再增加时,吸液倍率逐渐减小.(2)当溶液pH 值在2.31至4.15之间时,P AAA M 树脂对Cu 2+的吸附量随pH 的增加而增大;溶液pH 为1.0至2.07时,P AAA M 树脂对Fe 3+的吸附量随pH 的增大而增大.关 键 词:高吸水树脂;聚(丙烯酸盐-丙烯酰胺);p H 值;吸液性能;离子吸附中图分类号:TQ325.7;O647.31 文献标识码:A 文章编号:1000-5900(2007)04-0063-04E ffect of p H on the Absorbency and Adsorpti on ofSuperabsorbent Pol y (A cry l ate -co -Acryla m i de)Z H AN G P ing 1, LIAN G J i -fu 2, XI E J i an -jun 2,3*, LI U X in -rong 2(1.Coll ege ofR esources and E nvironm ent C entralS outh U n i versit y ofForest y and Technol oy ,C hangs ha 410004Ch i na ;2.Instit u t e of Pol ym erM ateri als ,X i angt an Un i vers i ty ,X i angt an 411105C h i na ;3.C ollege ofM at eri al S ci en ce and Eng i neeri ng Cen tral South Un ivers it y of Forstry and Techn ol ogy ,C hangs ha 410004Ch i na)=Ab stract > T he e ffects of so l uti on p H on t he absorbency and adso rpti on o f PAAAM we re i nvesti ga ted .In dis -till ed w ate r ,the abso rbency of PAAAM i ncreases w ith i ncreasi ng p H when p H =2~4,a l m ost keeps constant i np H rang e of 4~10and decreases w ith increasi ng p H when p H >10;wh ile i n e l ec tro lyte so l utions ,the absorbencyi ncreases w ith an i ncrease of the soluti on p H until p H =12.The absorbency tendency at t he sa m e p H fo ll ows :Q N a C l <Q Na 3P O 4<Q Na 2SO 4i n t he so l ution p H range o f 3~12and the abso rbency decreased w it h p H w hen p H >12.The results sho w t hat the adsorpti on capac ity o f Cu 2+onto PAAAM increased re m arkably w it h an increase o f p Hvalue wh ich was bet w een 2.31and 4.15;H o w ever ,for the adsorpti on o f F e 3+,p H w as be t w een 1.0and 2.07.K ey word s : superabsorbent ;po l y (acry late-co-acryla m i de);p H;absorbency ;i on adsorpti on高吸水树脂是近30年来开发成功的一种新型的、含有强亲水基团并具有一定交联度的功能高分子材料,可以吸收比自身重几百倍甚至上千倍的水,已广泛应用于石油、化工、建筑、农林园艺、医用卫生等领域,目前已受到全世界工业界的重视[1,2].对同一高吸水树脂,由于所吸溶液的组成、浓度、p H 值、离子强度等的不同,其吸液性能有显著差别[3~5].邹新禧[6]认为,聚丙烯酸系高吸水树脂在pH 值小于3和大于11时凝胶内外p H 相等,当pH 值大于3凝胶就开始膨胀,pH 在9以上凝胶就开始收缩.Lee 等[7]发现聚(丙烯酸钠-甲基丙烯酸羟乙酯)高吸水树脂中丙烯酸钠的含量不同,pH 值对其吸液倍率的影响也不同,全由丙烯酸钠合成的树脂在p H 值于2~10之间吸液倍率基本不变,约为280g #g -1.谢远东[8]认为溶液p H 值较大时高吸水树脂吸液倍率的下降是由于网络中COO -之间和Na +之间同性离子浓度增加,产生斥力使高分子网络膨胀,单位体积内的网络点减小的缘故.Kang 和X i e 等[9]详细第29卷第4期2007年12月 湘 潭 大 学 自 然 科 学 学 报N atural Science Journa l o f X i ang tan U niversity V o.l 29N o .4D ec .2007* 收稿日期:2007-01-09 基金项目:湖南省自然科学基金资助项目(07JJ 3109);中南林业科技大学人才启动基金资助项目作者简介:张平(1971-),女,湖南湘阴人,副教授.E -m ai:l x i ejian j un12@s i na .co 讨论了不同电解质水解引起溶液p H值的不同对聚丙烯酸高吸水树脂吸液倍率的影响,发现其吸液倍率与溶液p H值的关系可用二次方程来描述,但至今很少见到研究p H对过渡金属离子溶液的吸附性能影响的报道.聚丙烯酸-丙烯酰胺中带有OOH及CONH2等功能基团,这些基团对过渡金属具有良好的吸附性能,因此,聚丙烯酸-丙烯酰胺不仅能用作吸水保水材料,还能作为金属离子螯合剂,对各种金属离子进行富集、分离、分析或回收等.吸附剂对金属离子的吸附与溶液p H值有着密切的关系[10].本文考察了溶液p H值对聚丙烯酸盐-丙烯酰胺吸液吸附性能的影响.1实验部分1.1主要原料丙烯酸(AA):CP,天津科密欧化学试剂厂,经减压蒸馏后贮于冰柜中备用;丙烯酰胺(AM):AR,天津科密欧化学试剂厂,丙酮中重结晶后使用;过硫酸钾(KPS):CP,上海化学试剂厂,使用前重结晶提纯;N,N-亚甲基双丙烯酰胺(NM B A):CP,上海化学试剂厂,直接使用;氢氧化钠:AR,上海化学试剂厂;用于测试的盐均为分析纯,由汕头西陇化工厂提供.1.2高吸水树脂的合成称取定量的AA,加入少量蒸馏水,在冰水浴中边搅拌边缓慢滴加12m o l/L的NaOH溶液,部分中和到所需中和度,然后按配方依次加入一定量的AM、NMBA、KPS,在60~80e下反应7h,反应完毕后,在50e下干燥至恒重,粉碎,过筛,即得一定粒度的聚丙烯酸(盐)/丙烯酰胺高吸水树脂PAAAM.1.3吸液倍率的测定用盐酸、氢氧化钠调节蒸馏水和离子强度为0.1m o l/kg的电解质溶液的p H值,称取上述PAAAM 树脂(60~100目)0.40g于烧杯中,加入大量上述已调p H值的待测溶液,8h后用自制尼龙袋过滤并静置30m i n,称量凝胶质量W2,计算吸液倍率Q:Q=(W1-W2)/W1,(1)式中W1为干凝胶质量(g);W2为吸水后凝胶质量(g);Q为吸液倍率(g#g-1).1.4吸附过渡金属离子试验将0.40g P AAAM树脂加入到400mL过渡金属离子氯盐溶液中,一定时间后过滤,用原子吸收光谱仪(日本岛津,Z-8000)测定吸附前后溶液中过渡金属离子的浓度,PAAAM树脂对过渡金属离子吸附量的计算如下:q=C0V0-C1V1m@M@1000,(2)A=C0V0-C1V1C0V0@100%,(3)式中q为t时刻的吸附量(m g#g-1);C0、C1为吸附前、后溶液中金属离子浓度(m ol#L-1);V0、V1为吸附前、后溶液体积(L);M为金属离子摩尔质量(g#m o l-1);m为P AAAM树脂的质量(g);A为去除率.2结果与讨论2.1吸液性能考察了PAAAM树脂的基本吸液性能及p H值对其吸液倍率的影响.2.1.1基本吸液性能在单体浓度M为25%,中和度N为60%,丙烯酸与丙烯酰胺的质量比R 为6B1,交联剂和引发剂相对于单体的质量分数C和I分别为0.01%和0.1%,反应温度与时间为60e(2h)、70e(2h)、80e(3h)条件下聚合所得PAAAM树脂在0.9%N aC l溶液中吸液倍率和吸蒸馏水倍率分别为133g#g-1和2710g#g-1.64湘潭大学自然科学学报2007年2.1.2 P AAA M 树脂在不同pH 值蒸馏水中的吸液性能 图1(a)给出PAAAM 树脂在不同p H 值蒸馏水中的吸液性能.从图可得,PAAAM 树脂的吸液倍率受溶液p H 值的影响显著.图1(a)为蒸馏水中的情形:当溶液pH 值小于2时,PAAAM 树脂几乎没有溶胀;p H 值在2至4时,吸液倍率随p H 升高迅速增大;p H 值在4到10之间,吸液倍率基本不变;pH 值大于10后,PAAAM 树脂的吸液倍率急剧下降.这是因为,在较强酸性条件下,PAAAM 网络链上的COO -大量以COOH 形式存在,导致PAAAM 树脂网络链间的斥力很小,虽然在此条件下,CONH 2能被质子化为NH +3,但单体组成中AM 仅为1/7,斥力较小,故在低p H 值下P AAAM 树脂的吸液倍率很低.随着溶液pH 值的增加,PAAAM 树脂链上的COO(H )主要以COO -存在,凝胶网络链间相互排斥,由于渗透压差和离子间氢键的存在,以及扩张后的网络空间形成大量包络水,从而使吸液倍率大大增加;随吸液倍率增大,渗透压差减小,且网络空间回缩力增加,限制了水分子不断进入网络空间;当两者达平衡时,使吸液倍率趋于定值;当p H 大于10以后,PAAAM 树脂的吸液倍率随p H 值增加而急剧减小,这是因为外部Na +浓度增大,造成PAAAM树脂凝胶网络内外的渗透压大大减小所致.当p H \10后,PAAAM 树脂在不同pH 值的蒸馏水中的吸液倍率与OH -浓度的关系可以用Q =104.68[OH -]-0.3452来描述,拟合线性相关系数R 为0.988.图1 pH 对PAAAM 树脂吸液倍率的影响Fig .1 E ff ects of sol u tion p H on t he s w elli ng of P AAA M2.1.3 在不同pH 值的电解质溶液中PAAA M 树脂的吸液性能 图1(b )为在离子强度都为0.1m o l #kg -1的NaC l 、N a 2SO 4和N a 3PO 4电解质溶液中,溶液p H 值对PAAAM 树脂吸液倍率的影响.结果表明:当电解质溶液pH <2时,P AAAM 树脂几乎没有溶胀,p H =2~12时,PAAAM 树脂在此三种电解质溶液中的吸液倍率逐渐增加,p H =12时达到最大,且三者大小顺序为Q N aC l <Q N a 3PO 4<Q N a 2SO 4;pH >12时,吸液倍率迅速下降,pH =14时,在三种电解质溶液中的吸液倍率降为50g #g -1.这是因为,高吸水树脂在不同电解质溶液中的吸液倍率主要由凝胶内外的渗透压差以及网络间的相互排斥而形成的空间大小所决定的.在溶液pH 值较高的情况下,PAAAM 树脂链上的COO (H )主要以COO -存在,吸液倍率主要与树脂网络内外渗透压有关;对PAAAM 高吸水树脂,渗透压大小取决于网络内外N a +的浓度差;网络外部溶液Na +的浓度越大,渗透压越小,从而导致吸液倍率越小.当三种溶液中离子强度相等时,在NaC l 、Na 2SO 4和N a 3PO 4溶液中N a +浓度之比为1B 2/3B 1/2,PAAAM 树脂网络内外渗透压顺序为P N aC l <P N a 2SO 4<P N a 3PO 4,所以在NaC l 溶液中的吸液倍率最小.对于Na 2SO 4和N a 3PO 4溶液而言,第一方面,N a +浓度比为4B 3,SO 2-4与PO 3-4浓度比为2B 1,阴离子对PAAAM 树脂网络的排斥作用导致PAAAM 树脂扩张而宏观表现的吸液倍率的增大量,要大于PAAAM 树脂网络内外Na +浓度差引起的渗透压差减小导致吸液倍率的减少量,故PAAAM 树脂在N a 2SO 4溶液中的吸液倍率大于其在N a 3PO 4溶液的吸液倍率.当p H 值为12时,阴离子与阳离子对PAAAM 树脂吸液倍率的影响差别达到最大,pH 值大于12时,阳离子对P AAAM 树脂吸液倍率的影响大于阴离子的影响,凝胶内外渗透压差减小,故吸液倍率降低.第二方面,硫酸是一种强的二元酸,p K a 1和p K a 2分别为-3.0和2.0,而磷酸为三元中强酸,p K a 1、p K a 2和p K a 3分别为2.1、7.2和12.4,对于N a 2SO 4溶液来说,当p H 值小于6时,SO 2-4主要以H SO -4离子存在,H SO -4离子只带一个负电荷,而65第4期 张 平等 p H 值对高吸水树脂聚(丙烯酸盐-丙烯酰胺)吸液吸附性能影响SO 2-4离子带两个负电荷,后者对PAAAM 树脂网络斥力大些,故PAAAM 树脂在pH 值大于6时的吸液倍率比在p H 值小于6时的吸液倍率要高些;对Na 3PO 4溶液而言,当p H [9时,PO 3-4主要是以H 2PO -4和H P O 2-4存在,而当p H 值大于10后主要以PO 3-4存在;阴离子所带负电荷越多,对PAAAM 树脂凝胶网络的排斥力越大,故在Na 3PO 4溶液中当p H 值于10与12之间时的吸液倍率比于4到9之间的要大.比较图1(a)和图1(b)后可发现,P AAAM 树脂在NaC ,l N a 2SO 4和Na 3PO 4溶液中的吸液倍率比其在蒸馏水中的吸液倍率要低得多,这主要是因为外部离子导致树脂内外渗透压减小的原因.由于高吸水树脂的应用主要是在个人卫生领域如妇女卫生巾、婴儿尿布,而人体体液的pH 值主要在6~8之间,因此这种吸水材料用在这个领域,将会有很好的使用性能.另外,在农业方面,由于这种树脂具有优良的耐盐碱性能,在盐碱地的增肥保墒方面存在良好的应用前景.2.2 溶液pH 值对PAAAM 树脂吸附过渡金属离子的影响图2为溶液pH 值对P AAAM 树脂吸附过渡金属离子的影响.图2表明,在pH 值低于2.07时,PAAAM 树脂对Fe 3+的吸附量随着溶液p H 值的增大而增大,当pH 值大于2.07后Fe 3+的吸附量趋于平衡,去除率约100%.而对于Cu 2+的吸附来说,当p H 值低于2.31时,PAAAM 树脂对Cu 2+几乎没有吸附,随p H 值增加,树脂对Cu 2+的吸附量显著增加,当pH 达4.15时,对Cu 2+的吸附量趋于恒定,去除率接近100%.这可能是因为溶液p H 值对吸附质在水溶液中的存在形态有一定的影响,因而对吸附效果也就不同,且p H 值对吸附的影响还与吸附剂性质有关.首先,当溶液pH 值较低时,溶液中H +浓度较高,NH 2与H +形成NH +3失去了螯合金属离子的能力,同时使吸附剂分子表面带正电荷,与同种电荷的金属离子产生静电斥力,螯合机会减少;其次,当溶液的p H 值较低时,H +将与目标离子发生竞争吸附;此外,在低p H 值下,树脂网络斥力小,树脂溶胀不充分使得树脂内部的活性基团不能与金属离子接触.溶液的pH 值升高,PAAAM 树脂上的羧基慢慢离子化,网络间相互排斥也增大,凝胶逐渐溶胀,其COO (H )与CONH 2与金属离子螯合较充分(在金属离子浓度较低的条件下).当溶液的p H 值过大时,由于水中OH 无所不在,许多金属离子对OH 都有强烈的亲合力,金属离子发生水解,与OH 或H 2O 配位形成配合物溶解在水中或与溶液中的OH -形成沉淀,因而不利于吸附剂的吸附.如在较高p H 值下,Fe 3+就易水解形成Fe 3+的氢氧化物,故溶液p H 值不宜过高.从图2可知,当两者浓度均较低的情况下,通过控制pH 值在2.07至2.31之间便可将两种金属离子分离开来.图2 溶液p H 值对过渡金属离子吸附量的影响F i g .2 E ffects of sol u ti on pH on the ad s orpti on of Cu 2+and Fe 3+on t o PAAA M3 结 论(1)p H 值对PAAAM 树脂的吸液倍率影响很大.在蒸馏水中,当p H 值在4~10时,P AAAM 树脂的吸液倍率较大且基本不变;在NaC l 、Na 2SO 4和N a 3PO 4溶液中,p H 值为3~12时,吸液倍率逐渐增加,且按盐液顺序Q N aC l <Q N a 3PO 4<Q N a 2S O 4变化.(下转第85面)66湘 潭 大 学 自 然 科 学 学 报 2007年Z HANG J i an li n,Z H ENG X i aop i ng .An al ysis ofResponseM odu l us and Load-B eari ng Capacity of t h e Foundati on forA irport Pave m en t[J].Ch i na C i v ilEng i neeri ng J ou rna,l 2005,38(5):72-76.[2] 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,2002.责任编辑:朱美香(上接第66面)(2)p H 值对PAAAM 树脂吸附过渡金属Cu 2+和Fe 3+的影响也较大,当溶液p H 值在2.31至4.15之间时,PAAAM 树脂对Cu 2+的吸附量随pH 的增加而增大;而溶液pH 值的区间为1.0至2.07时,PAAAM 树脂对Fe 3+的吸附量随p H 的增大而增大.参 考 文 献[1] 马凤国,寥双泉,周贵忠,等.超强吸水树脂的吸水性能研究[J].高分子材料科学与工程,2002,(18):199-201.[2] 王箴.化工辞典(第三版)[M ].北京:化学工业出版社,1993:635.[3] Om i d i an H,H as he m i S A ,Sa mm es P G ,et a.l A model for t h e s w elli ng of superab s orbent pol y m ers[J].Pol y m er ,1998,39(26):6697-6704.[4] 胡星琪,陈馥.精细高分子材料[J].重庆:西南石油学院出版社,2000:141-149.[5] L i u Z S,R e mpel G L .Preparati on of s uperab s orben t po l y m ers by crossli nk i ng acryli c aci d and acryl am i d e copol y m ers[J].J App l Pol y mS c,i 1997,64(6):1345-1353.[6] 邹新禧.高吸水树脂(第二版)[M ].北京:化学工业出版社,2002:452-453.[7] Lee W F,W u R J .Superabsor b ent pol y m erm ater i als (I):Sw elli ng b ehavior of crossli nked pol y(s od i u m acrylat e-co-hydroxyet hylm et h -acryl ate)i n aqueou s salt s o l uti on [J].J App lPol ym Sc,i 1996,64:1099-1114.[8] 谢远东.XYD 高吸水树脂的合成和性能研究及应用[D].西南石油学院,2003:55-56.[9] K ang H M ,X i e J J .E ffect of con cen trati on and pH of sol u tions on the ab s orben cy of polyacry l ate s up erab s orben ts[J].J App lPoly m S c,i2003,88(3):494-499.[10] D en i z liA ,Tanyol ac D ,Sali h B.Adsorpti on of heavy-m etal i ons on ci bacron blue F3GA-i m m ob iliz ed m icroporous pol yvi nyl bu t yral-based affi n it y m e m branes [J].J M e mb r Sc,i 1997,137(1):1-8.责任编辑:朱美香85第4期 刘 忠等 地基板非线性力学响应的三维有限元数值模拟。
耐盐型丙烯酸-丙烯酰胺接枝共聚高吸水树脂的合成及其性能研究
Ｓｕ ｙ ｏ ｙ ｔ ｅｉ ｎ ｅｆｒ ｎ ｅｏ ｈ ｖ ｌ ｔ ｄ ｎＳ ｎｈ ｓｓａ ｄ Ｐ ｒｏ ｍａ ｃ ｆｔ ｅＮｏ ｅ Ｓ ｌ—ｔｌｒ ｎ ａｔ ｏｅ ａ ｔＡＡ —ｇ—ＡＭ ｕ ｅａ ｓｒ ｅ ｔＰ ｌｍｅ Ｓ ｐ ｒ ｂ ｏ ｂ ｎ ｏｙ ｒ
Ｃ ＡＯ ｎ —ｍｅ ，ＬＵ ａ Ｔ Ｈｏ ｇ ｉ Ｚｈ ｏ， ＡＯ ｎ， Ｒａ Ｐ Ｚｈ ｕ一 ｏ ， ，Ｈｏ ｇ —ｗｅ ｎ ｉ
（ｉｎＭｅｉａ Ｃｌｇ ， ｉｎ １２ １ ，ｈｎ ） Ｊｉ ｄｃｌ ｏｅｅ Ｊｉ ３０ ３ Ｃ ｉａ ｌ ｌ ｌ
Ａｂ ｔａ ｔ Ａ ｇ 一 ｃ ｐ ｌｍｅｉａ ｉｎ ｐ ｌｍｅ ｓｒ ｃ ： ｒ ｏ ｏｙ ｒ ｔ ｏｙ ｒ ＡＡ — ｇ — ＡＭ ａ ｒ ｐ ｒ ｄ ｉ ｔ ｒ ｓ ｌ ｔ ｎ ｂ ｓｎ ｚ ｏ ｗ ｓ ｐ ｅ ａ ｅ ｎ ｗａｅ ｏ ｕ ｉ ｙ ｕ ｉ ｇ ｏ
ｒ ｆ ｄｏ ａｒ ａ ｄ ．Ｔ ｅｏ ｔ ｇａ ｅ ｎｃ ｌ ｉｅ ｈ ｐｉ ｍ ｒａｔ ｎｃ ｎ ｉｏ ｓ ｅｅｄ ｔ ｍ ｎ ｄａ ａ ｗ ｍ（ Ａ ） ｍ（ Ｍ ） ｔ ｙ ｍ ｍｕ ｃｉ ｏ ｄｔ ｎ ｒ ｅｅ ｉｅ ｓ ｏ ｓ： Ａ ｅ ｏ ｉ ｗ ｒ ｏ ｆ ： Ａ
第１ 期
曹宏梅 ， ： 等 耐盐 型丙烯酸 一 丙烯 酰胺接枝共 聚高 吸水树脂 的合 成及其性 能研究
’１ ９・
耐盐型丙烯酸 一 丙烯酰胺接 共 枝 聚 树脂的合成及其性能研究 高吸水
曹宏 梅 ， 陆 钊 ， 然 ， 周 芳 ， 红伟 陶 浦 赖
（ 吉林 医药 学 院 ， 吉林 吉 林 １２ １） ３０ ３
水溶液共聚法合成耐盐性高吸水性树脂
收稿日期:1999-08-26 3吉林工学院99年毕业实习生作者简介:孙克时(1940-),男,吉林长春人,副研究员,现从事水溶性高分子及超高吸水性材料等方面的研究工作。
文章编号:1001-0017(2000)03-0105-03水溶液共聚法合成耐盐性高吸水性树脂孙克时, 李志强, 张淑玲, 杨羽红3, 王晓峰3, 潘振远, 季鸿渐(中国科学院长春应用化学研究所,吉林长春130022) 摘要:以丙烯酰胺(AM )、丙烯酸(AA )、甲基丙烯酸羟乙酯(HE M A )为单体,采用水溶液共聚法合成了交联型P (AM -NaAA-HE M A )三元共聚高吸水性树脂。
研究了影响共聚物性能的主要因素:单体组成,交联剂用量,引发剂用量等的影响。
并对其保水性,吸水、吸盐水速率进行了测定。
该树脂吸水速度快,吸水率(去离子水)达1000g ・g -1,吸盐水(019%NaC L )88g ・g -1。
关键词:高吸水性树脂;耐盐性;水溶液共聚合;丙烯酰胺;甲基丙烯酸羟乙酯;丙烯酸钠 中图分类号:T Q 32511+4 文献标识码:APreparation of R esins Salt -R esisting and H igh W ater -Absorbing by W ater Solution CopolymerizationS UN K e -shi ,LI Zhi -qiang ,ZH ANG Shu -ling ,Y ANG Y u -hong ,W ANG X iao -feng ,PAN Zhen -yuan and J I H ong -jian(Changchun institute o f Applied chemistry ,Chinese Academy o f Sciences ,Changchun 130022,China ) Abstract :The high water -abs orbing resin ,i.e.,poly (acrylamide -s odium acrylate -2-hydroxyethyl methacrylate ),was prepared by water s olution copoly 2merization under the condition of using potassium persulfate as initiater ,water as the dispersant ,N ,N -methylene -bisacrylamide as the crossling agent.The rela 2tions between the characteristics of the resin and the m onomers com position ,the am ount of crosslinker and initiator were als o studied.The abs orption power of the resin is 1000(g ・g -1)for deionizing water ,88(g ・g -1)for 019%NaCl s olution. K ey w ords :H igh water -abs orbing resin ;Salt -resistance ;W ater -s olution copolymerization ;Acrylamide ;S odium acrylate ;2-hydroxylethyl methacrylate前 言高吸水性树脂(简称S AP )是一种近年来发展起来且应用广泛的功能性高分子材料,它具有吸水容量大,吸水速度快,保水功能强等优点[1][2],加之S AP 吸水后形成凝胶,有一定的强度,对生物组织无机械刺激作用,吸氨性又好,可以促进尿素酶的分解,故适合于做尿不湿和卫生巾等卫生用品。
丙烯酸系四元共聚耐盐性高吸水树脂的合成
（ Ｍ Ａ Ｃ 为单体 ， Ｄ Ｄ Ａ ） 采用反 向悬 浮 聚合法 ， 以过硫 酸钾 （ Ｐ ） Ｋ Ｓ 为引发 剂 ， Ｎ 亚 甲基 双丙烯 酰胺 为交联 剂 ， Ｎ， 一
Ｓ ａ８ ｐｎ０为 分 散 剂 ， 环 己 烷 连 续 相 下 进 行 四元 共 聚 ， 备 出 了 耐 盐 性 高 吸 水 树 脂 ． 究 了 丙 烯 酸 和 丙 烯 酰 胺 在 制 研 不 同配 比对 吸 水 率 的 影 响 ， 验 结 果 表 明 ： Ａ Ａ ＝４ １时 ， 蒸 馏 水 、．％ （ 量 分 数 ） Ｎ Ｃ 溶 液 、％ 实 当 Ａ： Ｍ ： 在 ０９ 质 的 ａｌ ２ （ 量 分 数 ） Ｎ Ｃ 溶 液 、 ％ （ 量 分 数 ） Ｎ Ｃ 溶 液 中 的 最 大 吸 水 量 分 别 为 ５ ０ ｇｇ ２０ ｇ ｇ １０ｇ ｇ 质 的 ａ１ ５ 质 的 ａ１ ０ ／ 、０ ／ 、５ ／ 、
的配 比对 树脂 吸水 性 的影 响．
Ｎｃｌ （ 高 力 ） 司 生 产 ；Ｔ ４ ９ Ｃ 热 重 分 析 ｉ ｅ 尼 ｏｔ 公 ＳＡ０Ｐ 仪 ，Ｅ ＺＣ Ｎ Ｔ Ｓ Ｈ公 司生 产 ； ｉ ｍ ８ Ｚ Ｓ型激 光 粒 Ｎｃ ｐ３０ Ｌ ｏ 度 分析仪 ， 国 Ｐ Ｓ ＩＯ 美 Ｓ ．ＮＣ ＭＰ公 司生 产 ； ｉｃｉ一 Ｈｔ ｈＳ ａ
６ ／ ． ０ｇ ｇ通过 与传 统三元共聚树脂 （ Ａ Ａ ｓ Ｄ Ａ ｃ 的红 外分 析（ ｖ Ｉ 和热 重分析 （ Ｇ） Ａ ／ ＭＰ ／ ＭＤ Ａ ） ｆ— ｒ Ｒ） Ｔ 比较 ， 表明几 种单体产 生 了交 联 ， 有较好 的协 同作用 ； 且 并对 四元共 聚产物进 行 了粒度 测试及扫 描电镜分析 （ Ｅ ， Ｓ Ｍ） 确定
５ ０扫描 电 子 显 微 镜 ，Ｓ ５ １ Ｌ 型 ， ３ ＪＭ一５ ０ Ｖ 日本 Ｊ Ｏ ＥＬ