高吸水性丙烯酸树脂的合成及其性能研究

力 反 而 下 降
僻 迥 里
０
ｌ ０
２ ０
高 岭 土 的 用量 ／ ％
图７ 高 岭 土 的 用量 对 吸 水 性 能 的 影 响
静
＊
匡 ～ ～ 一水 蒸 馏 水 来 水一
Ｃ Ｓ Ａ Ｎ 共 聚物 树 脂 对蒸 馏 水 的 吸收 能 力 ＭＣ — Ａ ａ
最 强， 盐水 的吸 收程度 最差 。 对 众所 周知， 吸水性树 脂 中含 有可 离 子化 的亲 水性 基 团，故树 脂 内部 存 在一
定量 的Ａ ， Ａ 在冰水 浴下用Ｎ Ｏ ａ Ｈ溶液（ ｍｏ ＬＯ和 。 １ ｌ） Ｏ ／ ？ 和高岭 土 ， 密封 ， 磁力搅 拌至混合 均匀 ， １ 护下加 热 Ｎ保
反应 。当反应体系成糊状时 ， 停止搅拌 。 继续反应一定
将 以上两种溶液混 合 ， 再加入交联剂ＭＢ 引发剂Ａ Ｓ Ａ、 Ｐ
水倍率 最 高 。 当中和度 小于７ ％时， 中和度 的增 大， ０ 随
较 强 亲水 性 的Ｃ Ｏ 基 团数增 多， 脂 的 亲水性 增 强； Ｏ 一 树 当 中和度超 过７ ％时，树 脂 网络 中的离 子浓 度较 大， ０
水 分子 在弱 的渗 透压 的作 用 下进入 树 脂，导 致 吸水 倍 率随 中和度 增加 而降低 。
骨 架 上 ， 察 引 发 剂用 量 、 联 剂 用 量 、 应 时 间 、 应 温 度 、 体 中 和 度 、 体 与 羧 甲基 壳 聚 糖 的质 量 比及 高 岭 土 的 考 交 反 反 单 单 引 入 对 树脂 吸水 性 能 的 影 响 ， 化 树脂 的制 备 条 件 ， 后 获 得 具有 较 高 吸 水 性 能 的 接枝 共 聚物 树 脂 。 优 最 关键 词 ： 吸水 性 树 脂 ； 烯 酸 ； 甲基 壳 聚糖 ； 岭 土 高 丙 羧 高
少时 ， 物形 成 的交 联 点太 少 。 脂交 联 密度 低 ． 产 树 网 络结 构对 水 的固定 能力 较差 。且宏 观上 表 现为 部分
产 ； 烯 酸（ Ａ ， 析 纯 ， 东化 工 试剂 有 限 公 司生 丙 Ａ ）分 川
产 ； ， 亚 甲基 双 丙 烯 酰胺 （ Ａ ， 析 纯 ， ＮＮ一 ＭＢ ）分 上海 化
功 能 材 料 。在 卫 生 用 品 、 林 园 艺 、 土 保 持 、 农 水 医
疗 、 妆 品 、 材 、 保 等 多 个 领 域 有 广 泛 的 应 化 建 环
用 Ｉ 。羧 甲基 壳 聚 糖（ ＭＣ ） 丙 烯 酸￣ （ Ａ） ５ ． Ｃ Ｓ与 ｌ ｆＡ 接枝
共 聚 而 形成 的高 吸水 性 树 脂 属 于新 型 的 功 能 高分 子 材 料 中的 一种 ， 种 以亲 水 的 Ｃ Ｓ 这 ＭＣ 为骨 架 ， 以亲 水 且 柔 性 较 好 的 聚丙 烯 酸 支 链 为 网络 构 成 的 网状
２６ 反 应 时 间 对 吸 水 倍 率 的 影 响 ．
由图６ 可知 ． 反 应 时 间 的延 长。 脂 的吸 水倍 随 树 率先增 加后 减小 反 应时 问小 于３ 时， 长反应 时 间 ｈ 延
可提 高 单 体 转 化 率 ， 物 中 亲 水性 基 团越 多， 水 产 吸
倍 率 越 大 。反 应 进 行 ３ 以后 ， 长 反 应 时 间 ， 网 ｈ 延 使 络 中交 联 点数 增 加 ， 络 孔 径 缩 小 ， 脂 的 吸 水 能 网 树
温 度， ℃
由 图５ 知 。 可 当原 料 配 比（ Ａ与 Ｃ Ｓ 质量 比： Ａ ＭＣ 的 Ｗ ｗ ） ６ 时 ， 脂 吸水 倍 率最 大 ， ／ 为 ． ０ 树 可能 单体 Ａ Ａ
含 量 的增 加 或减 少ｆ 即丙 烯 酸钠 的增 加 或减 少１ 影 会 响接枝 共 聚产物 所含 亲水 基团数 ．从 而影 响树脂 的 吸水性 能 。 另外 ， Ａ量过 大时 ， 当Ａ 接枝共 聚反应 中的
较大 时 ， 活性 自由基易 发生 碰撞 而终止 反应 ， 不利 接
空 间位 阻效 应和 丙烯酸 的 自聚会 使产 品的 吸水率 降 低 。从 树脂 吸水 前后 的状态 也 可以发 现 ， ／ 当Ｗ ｗ
小 于６０ ． 物 的黏 度 很小 ． ．时 产 树脂 吸水 后 呈 部分 水
溶性 ； 当 ／ 大 于 ６ 时， 物 变 成 凝 胶状 ， 品 ｗ ． 产 ０ 产
０ ２ ４ ６ ８
定 的渗 透压 ， 当环 境 为纯 水 介 质 时， 凝胶 内外渗 透 压
差最 大， 最利 于水 分子 的渗透 ， 吸水能 力最 强； 反， 相 当
原 料 配 比
图 ５ 原 料 配 比对 吸 水 性Байду номын сангаас能 的影 响
图 ３ 引发 剂 用 量 对 吸 水性 能 的影 响
交 联 剂 用 量／ ％
图 １ 交联 剂 用量 对 吸 水性 能 的影 响
ｌＯ ６
褂 地
１Ｏ ２
褂
逛
８ ０
丙 烯 酸 中 和度 ／ ％
４０
图 ４ 丙烯 酸 中和 度 对 吸 水性 能的 影 响
０
２５ 原 料 配 比对 吸 水 倍 率 的 影 响 ．
时间后取出产 品 ．０ ８ ℃下真空干燥 至恒重 ， 粉碎备用。
１３ 吸 水 率 的 测 定 ．
准确称 取 干燥 的树 脂（ ， 入水 （ ）加 蒸馏 水 、 自来 水 或０５ ． ％盐 水１室 温下 至树 脂 吸水 达 到 饱 和 ， 去 ， 滤 游 离水 ， 静置 １ｒｉ ， ０ ｎ 称其 质 量 ，， 算 树 脂 的吸 水 ａ ）计
大分子材料， 土壤 中可部分生物 降解， 在 降低 环 境
污染 。因此 ， 可 用 于 医药 、 生 、 保 和 农 业 等 领 它 卫 环
倍率 Ｑ。计 算公式 如 下 ：
Ｑｇｇ＝ｗ 一 ） （ ）（２ １ ／ １ ｗｌ
域 。本 工 作 系 统 地 考察 了制 备 条 件 及 高 岭 土 的 引
中 图分 类 号 ： ２ ０６ ３ 文献 标 识 码 ： Ａ 文章 编号 ： ６ ３ ９ ０（０１ ） ３ ０１ ２ ０ １ ７ —１ ８ ２ ０ — ２ — ４ １
高吸水 树￣（ｕ ｅ ｂｏｂｎ ｏ ｍ ｒＳ Ｐ是一 Ｓ ｐ ｒ ｓｒｅｔ ｌ ｅ ，Ａ １ Ａ Ｐｙ
种具 有 三 维交 联 网状 结 构 的新 型 功能 高 分 子材 料 ，
实 验所 用原 料 如 下 ： 甲基 壳 聚糖 （ ＭＣ ）食 羧 Ｃ Ｓ，
品级 ， 代 度６ ．％， 江金壳 生 物化 学有 限公 司生 取 ６０ 浙
加 先增 加 后减 小 ，在ＭＢ 用 量 为单 体 质量 的２６ ％ Ａ ． ６
时， 脂 的吸水倍 率 最大 。 因是 加入 的交联剂 量较 树 原
３Ｏ Ａ ， 应 温 度 为 ６ ℃ ， Ａ中 和 度 为 ９ ％ ， ＭＣ ． ｍＬ Ａ 反 ０ Ａ Ｏ Ｃ Ｓ
１ 实 验
１１ 实 验 原 料 ．
用 量 为１ ０ ，改变交 联剂ＭＢ ． ｇ ５ Ａ的用量制 备一 系列树 脂 。由图 ｌ 知 ， 脂 的吸水倍 率 随交联 剂用量 的增 可 树
作 者 简介 ： 世 兰（９ ０ ， ， １Ｊ 州 人 ， 士 ， 庆 科 技 学 院 化学 化 工 学 院 教 师 ， 究 方 向 为 天然 高 分 子 材 料 。 陈 １ ８一）女 ￣） 达 ｌ 博 重 研
・
１ ２・ ２
陈世 兰， 贾云 ， 勇 ， 小龙 ， 陈 徐 叶林 ： 高吸 水性 丙烯酸树 脂 的合成 及其 性能研 究 定 能力增 强 ． 吸水倍 率增 加 ： 当交联 密度 达到一 定程 度 后 ， 加大 交联剂 的用 量 ． 会形 成交 联点过 密 的 再 就 网络结 构 ， 网络 孔径 过 小 ． 使 吸水 时 网络不 易 扩 张 ， 所 能容纳 的水量 减少 ， 吸水 倍率 下降 。 ２２ 反应 温度对 吸水 倍率 的影 响 ． ＭＢ 用 量 为２ ６ 其 他 条件 不 变 ， Ａ ． ％， ６ 改变 反 应 温 度 制备 一系 列树 脂 的 吸水 情况 如 图２ 示 。 当反 应 所 温度 为６ ℃时， ０ 树脂的吸水倍 率最大。温度 太低时 ． 引 发剂分解效率低 ， 聚合 速率慢 ． 在相 同的反应时 间内 ， 合物 亲水 性增 强。由图４ 可知， Ａ中和度 的增 加， 随Ａ 产 品 的吸水 率先增 大后 减小 。中和度 在７ ％时， ０ 树脂 吸
１２ 丙 烯酸 系吸水 性树脂 的 制备 ． 称取一定量的Ｃ Ｓ 用 １ｍＬ ＭＣ ， ５ 的蒸馏水溶解。 量取
一
其结 构 中含 有羧 基 、 基 、 羟 氨基 、 酸 基等 强 亲水 性 磺
基 团ｌ １它可 吸收 自身质 量几 十倍乃 至几 千倍 的水， ｌ。 － ４ 吸水后 的凝 胶 具 有 一 定 的保 水 性 能 ，是 一 种 特 殊
第 ｌ 卷 第 ３期 ３
重庆科 技学 院学报 （ 自然科学 版 ）
２ １ 年 ６月 ０１
高 吸水性丙烯酸树脂 的合成及其性能研 究
陈世 兰 贾 云 陈 勇 徐 小 龙 叶 林
（ 重庆科 技 学院 ， 重庆 ４ １３ ） ０ ３ １
摘
要： 以过 硫 酸 胺 为 弓 发 剂 ， ， 一 甲基 双 丙 烯 酰 胺 为 交 联 剂 ， 单体 丙烯 酸 接 枝 到 天 然 大 分 子 羧 甲基 壳 聚糖 的 ｌ ＮＮ 亚 使
图 ２ 反 应 温 度 对 吸水 性 能 的 影 响
２３ 引 发 剂 用 量 对 吸 水 倍 率 的 影 响 ．
改 变 引发剂 用 量 ， 其他 条 件 不变 。 由图３ 知 ， 可 引发剂 用量 为２３ ％Ｎ ， ． ３ ， 吸水 倍 率最 大 。初 始 时 ， Ｊ ＂ 随
引发剂用 量增加 。 主链 上 引发产 生 的接枝 点增 多 ， 有 利 于网络 结构 的形 成 ， 脂 吸水 倍率 增 加 ； Ｐ 量 树 当Ａ Ｓ
树脂 中引入 的亲水性 基 团数增 加 ，树脂 吸水 能力增
强 ， Ａ 至 一 定程 度 时 ， 量 的单 体 使 树 脂 的交 当Ａ 增 过
单 体 中Ｃ Ｏ Ｏ Ｈ经 中和转 变 为Ｃ Ｏ ，所形 成 的 聚 Ｏ
联 密度增 加， 倍率 有所 下降 。 吸水
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１ ３・ ２
陈世 兰， 贾云 ， 勇 ， 小龙 ， 林 ： 陈 徐 叶 高吸 水性 丙烯 酸树 脂的合 成及 其性 能研 究
入 对树 脂 吸水 性 能 的 影 响，通 过 本 次 工 作 旨在 获 得 制备 高 吸水 性 树 脂 的 最 佳 条 件 ，为 高 吸 水 性 树
脂 的 发展 奠 定 一 定 基 础 。
２ 结 果 与讨 论
２１ 交联 剂 用量对 吸水 倍率 的影响 ．
Ａ Ｓ 量 （ Ｐ 与ｃ Ｓ Ｐ用 ＡＳ ＭＣ 的质 量 百 分 比） ． ％， 为２０ ０
枝链 的增长 ， 即不 利于 三维 网络结 构 的形成 ， 聚合 使 物 相对 分 子质 量 较 小 ， 外 ， 发 速 率过 快 ， 形 成 此 引 易 均 聚物 ． 树脂 固水 能力 降低 ， 吸水 倍率 下降 。
２４ 单体 中和度 对吸 水倍 率的 影响 ．
吸水 速 率慢 ， 吸水倍 率 下降 。 即随Ａ 量 的增加 ， Ａ 所得
学试 剂公 司生 产 ； 过硫 酸胺（ Ｐ ）分析 纯 ， 海 化学 Ａ Ｓ， 上 试剂 公司 生产 ； 他试 剂均 为分析 纯 。 其
收 稿 日期 ：０ １ （ — ６ ２ １ －） １ １
水溶性 ， 吸水倍 率 较 低 ； 随交 联 剂 用量 的增 加 ， 脂 树 的交联 密度增 加 ， 三维 网络结 构逐 步形成 ． 对水 的 固
单体转化率低 ．聚合物 中低分子量的可溶 成分含量较 高； 反应温度过高 时 ， 聚合速率过 快 ， 单体 易发生暴 聚 反应 ， 生成较 多易溶于水 的均 聚物 ， 吸水倍 率降低 。
褂 也
馨
０． ５
１Ｏ ．
１５ ．
２０ ．
２５ ．
３０ ．
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引 发 剂 用 量／ ％