溶液法制备聚丙烯酸钠高吸水树脂及其影响因素分析

溶液法制备聚丙烯酸(钠)高吸水树脂及其影响因素分析

陈立贵

(陕西理工学院材料科学与工程学院,陕西汉中723003)

摘要 [目的]探索制备高吸水树脂的最佳工艺条件。[方法]以过硫酸钾为引发剂,N,N --亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,通过溶液法利用部分中和的丙烯酸聚合成高吸水树脂。研究引发剂用量、交联剂用量和丙烯酸中和度对合成树脂吸水倍率的影响,确定制备高吸水树脂的最佳工艺条件,并分析了合成高吸水树脂的保水性能。[结果]丙烯酸中和度对合成树脂吸水倍率的影响较大。随着丙烯酸中和度和交联剂用量的增加,合成树脂的吸水倍率均呈先增后减的趋势。制备聚丙烯酸(钠)高吸水树脂的最佳工艺条件为:丙烯酸中和度80%,引发剂用量0.16%,交联剂用量0.06%。[结论]合成的聚丙烯酸钠高吸水树脂具有较好的保水性能,在蒸馏水中的吸水倍率可达592g/g 。

关键词 丙烯酸;高吸水树脂;溶液法;吸水倍率;保水性能

中图分类号 TQ 322.4+4 文献标识码 A 文章编号 0517-6611(2008)12-04813-02

Preparatio n o f P olyacrylic Acid (Sodium )High Wa ter -absorbing R esin by So lution Method a nd Its Influencing Fa ctors A na lysis C HEN L -i gui (C ollege of Materi al Science and En gineerin g,Sh aan xi University of Tech nology ,Hanzh on g,S haan xi 723003)

Abstract [Objective]The research aimed to expl ore the optim um tech nological conditions of p reparin g high water -abs orbing resi n.[Method]With potassi um persulfate as initiator and m eth ylene -bis -acrylamide as cros slin king agent,some neu tralized acrylic aci d (AA)were used to aggregate i nto hi gh water -absorbi ng resin by sol uti on meth od.The effects of initiator d osage,crosslin ki ng agent dosage and the neu tralization degree of AA onwater abs orbency of the s yn thesized resin were studied to confirm the optimu m tech nological conditions of prepari ng high water -absorbin g resin.And the water holding p erfor -mance of high water -abs orbing resin s yn th esized was an alyzed.[Result]AA neutralizati on degree h ad a greater effect on water absorb en cy of the synthe -sized resin.With the increasing of AA neutralization degree an d crosslin ki ng agent dosage,water absorbency of the synthesized resin both showed the trend of first i ncreasin g and then decreasi ng.The op ti mu m technological conditions of prep aring pol yacrylic acid (sodium)hi gh water -abs orbing resin were as follo ws:AA neutralization degree of 80%,initiator d os age of 0.16%and crossli nkin g agent of 0.06%.[Conclusion]The synthesized polyacrylic acid sodiu m high water -absorbing resin had better water holdi ng performance wi th i ts water ab sorbency i n distilled water could reach 592g/g.Key w ords Acrylic acid;High water -absorbing resin;S olution m ethod;Water absorbency;Water h oldin g performance

作者简介 陈立贵(1978-),男,湖北利川人,硕士,讲师,从事可降解

高分子材料制备与性能测试、天然高分子改性的研究。

收稿日期 2008-02-25

高吸水树脂是近30年来发展起来的一类新型的功能性高分子材料。由于其特殊的化学成分、物理结构和独特的吸水、保水性能,在石油、化工、轻工、建筑、医疗卫生、农业园林、荒漠治理、食品保鲜加工等方面获得了广泛的应用[1-3]。吸水倍率、耐盐性、吸水速率、凝胶强度及保水性能是衡量高吸水树脂性能的几项重要指标。研究具有这些性能的高吸水树脂已经成为该领域的主要方向[4-6]。

笔者根据自由基溶液聚合原理,利用部分中和的丙烯酸聚合制备高吸水树脂。通过单因素法系统地讨论了丙烯酸中和度、引发剂用量及交联剂用量等基本反应条件对树脂吸水倍率的影响,确定了最佳合成工艺条件。同时,对所得高吸水树脂的保水性能进行了研究。1 材料与方法

1.1 材料 丙烯酸(A A),上海医药集团生产,使用前减压蒸馏;氢氧化钠(NaO H),天津市博迪化工有限公司;N,N c -亚甲基双丙烯酰胺(BI S),成都科龙化工试剂厂;过硫酸钾(KPS),白银化学试剂厂。均为分析纯。

1.2 方法

1.2.1 聚丙烯酸(钠)高吸水树脂的合成。向盛有30ml 蒸馏水的烧杯中加入5ml AA,将其放入冰盐浴中,搅拌下加入适量Na O H 调节中和度(表1),然后加入不同配比量的交联剂BI S(表2)和引发剂KPS(表3),混合并搅拌均匀,置入50e 恒温水浴锅中反应4.5h 。取出样品将其剪成小块,置于120e 烘箱中干燥后装袋备用。

1.2.2 吸水倍率的测试。采用自然过滤法。准确称取0.50

表1 不同中和度合成树脂的原料配比

T ab le 1 Ma ter ia l ingredient for different neu tra lizatio n degree o f acry lic

a cid

中和度M %Neu traliz ation d egree

NaO H M g BIS M g KPS M g 50

1.470.00320.0085601.770.00320.008570

2.060.00320.0085802.360.00320.008590

2.65

0.0032

0.0085

表2 不同交联剂用量合成树脂的原料配比

T ab le 2 Materia l ingred ient fo r different co nten t o f cross -link ing a gen t

BIS M %NaO H M g BIS M g KPS M g 0.022.360.00110.00850.042.360.00210.00850.06

2.360.00320.00850.082.360.00420.00850.10

2.36

0.0053

0.0085

表3 不同引发剂用量合成树脂的原料配比

T ab le 3 Materia l ingred ient fo r different co nten t o f initiator

KPS M %NaO H M g BIS M g KPS M g 0.102.360.00320.00530.122.360.00320.00640.142.360.00320.00740.162.360.00320.00850.18

2.36

0.0032

0.0096

g 样品(m 1),放入烧杯中,加入一定体积的蒸馏水,静置,待吸水树脂吸水饱和后,用网筛将游离的水滤去,静置15min,然后称出凝胶重量(m 2)。按下式计算吸水倍率:

安徽农业科学,J ou rn al of An hui Agri.Sci.2008,36(12):4813-4814,4931 责任编辑 孙红忠 责任校对 况玲玲