高吸水保水复合材料的研制及pH值对其吸水性能的影响研究

Ⅱ
基奎厦堡
高 吸水 复合保 水 材 料 是 由无 机 物 和有机 物 通 过
的构成 物 。在 这 种离 子 网络 中 ， 在可 移 动离 子 对 ， 存 它 们是 由高 分子 电解质 离子组 成 的 。 １ ２ ｐ 值与 吸水保水 复 合材料 性 能的关 系 ． Ｈ 复合 材料 之所 以能够 吸水 ， 因为 聚合 物链 上 的 是 基团相互排斥 ， 使聚合物链伸长， 也使不 同链之间的
一
２ — ２
李 翔 高 水 水 合 料 研 及Ｈ 对 吸 性 的 响 究 等 吸 保 复 材 的 制 ｐ值 其 水 能 影 研
内离子 浓度增 大 ， 透 压 增 加 ， 利 于水 分 子 向 内部 渗 有 的迁移 ， 几个 因素共 同要 求适 当的 中和 度将 有 利于 吸
水倍 率 升高 。因此 ， 吸水 倍 率 与 中和度 密切 相 关 。
高 吸 水 保 水 复 合 材 料 的 研 制 及 ｐ 值 对 Ｈ 其 吸 水 性 能 的 影 响 研 究
李 翔 李 晓 燕
（ 河南城 建学 院化学 化工 系 ， 河南 平 顶 山 ４ ７ ３ ） ６０６
摘 要 选用粉煤灰与膨润土为掺加物 ， 通过溶液聚合法 ， 制备 出了含有粉煤灰 和膨润土 的无机／ 有机高 吸水保水复
煤 灰 ） 膨 润土 （ 阳天冠 膨 润 土 有 限公 司 ， 基 膨 润 ； 洛 钙 土 ） 过 硫 酸铵 （ 阳市化 学 试 剂 厂 ） Ｎ， 一亚 甲基 ； 洛 ； Ｎ， 双丙烯 酰胺 （ 京化 工厂 ） 氢 氧 化钠 （ 北 ； 天津 市 凯 通化 学试剂 有 限公 司 ） 丙 烯 酰 胺 （ 津 市 福 晨 化 学 试 剂 ； 天
称 取一定 量 的经 减 压 蒸 馏 处 理 后 的丙 烯 酸 于烧
杯 中 ， 预 定 中 和 度 （ ５ 、 ５ 、５ 、 ５ 、 ５ 、 按 ４％ ５ ％ ６％ ７％ ８％
９ ％ ） 取所 需量 的 Ｎ Ｏ 溶 液 ， Ｎ Ｏ 溶 液 在 冰 ５ 量 ａＨ 将 ａＨ
水 浴 的条件 下缓 慢 滴 加 到 丙 烯 酸 中 。然后 称取 所 需 量 的丙 烯 酰 胺 加 人 到 混 和溶 液 中 ， 拌 使 其 充 分 溶 搅 解 ， 加入适 量粉 煤 灰 和 膨 润 土 ， 拌 再 搅 昆和后 再 加入 交联剂 ， 交联 剂充 分溶 解后 用 超声 细 胞粉 碎 机进行 待
远 ， 阴离子 的屏 蔽 作用 不 明显 ， 是 ， 中和度 的增 对 但 随
有 限公 司） Ｈ ７定 时 恒 温 磁 力 搅 拌 器 （ 州南 北 仪 ；９ 郑 器设 备有 限 公 司 ） Ｄ ０—２ ；９ Ｆ型 电动 搅 拌 机 （ 州 仪 杭
器 总厂 ） Ｋ Ｓ一１０超声 细 胞 粉 碎 机 （ ；Ｂ ５ 北京 亚 泰杰 科
技 有限公 司 ） 。
２ ２ 高 吸水 保水 复合 材料 的 制 备 ．
ｃ ｕ ｄ ｐ ｏ ｉ ｅ ｒ ｓ ａ ｃ ｕ ｄ ｍｅ ｔｌ ｆｒ ｔ ｅｎ ｘ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔ ｆｂ ｂ ｌ ｕ ｔ ａｓ ｏ ｌ ｒ ｖ ｄ ｅ ｅ ｒ ｈ ｆ ｎ ａ ｎ ａ ｓ ｏ ｅ ｔ ｖ ｌｐ ｎ ｉ ｕｏ ｓｍａｅ ｌ ． ｈ ｄ ｏ ｉ ｒ Ｋｅ ｗｏ ｄ ｂｂ ｌｕ ｎ ｉ —ｈ ｌ ｉ ｇ ｃ ｍｐ ｓｔ ｔｒａｓ ｐ ｅ ａ ａｉｎ ｐ ｖ ｌ ｅ ｐ ｏ ｅｔ ｙ ｒｓ ｉ ｕｏ ｓａ ｄ ｍｏｓ ｔ ｏｄ ｎ ｏ ｏ ｉ ｍａ ｅ ｌ ｅ ｉ ｒｐ ｒ ｔ Ｈ ａｕ ｒ ｐ ｒ ｏ ｙ
第２ ５卷 第 ５期 ２１ ０ １年 ５月
化工 时刊
Ｃｈ ｍ ｉａ Ｉｄ ｓ ｒ ｉ ｅ ｅ ｃ ｌ ｎ ｕ ｔｙ Ｔｍ ｓ
Ｖｏ ． ５， ｏ ５ １ ２ Ｎ ． Ｍａ． ２ １ ｙ ５． ０１
ｄ ｉ１ ． ９ ９ ｊ ｉ ｎ １０ ｏ：０ ３ ６ ／ ． ｓ ．０ ２—１４ ２ １ ． ５ ０ ６ ｓ ５ Ｘ．０ １ ０ ．０
呈
厂 ）丙 烯 酸 （ 津市 凯通 化学 试 剂 有 限公 司 ） ； 天 。
２ １２ ．． 主要 设备
喜
∞ 分 ｊ∞ ０噜
４ ０电子 恒温 水浴 箱 （ ２ 北京 华 兴 瑞 安 科 技有 限公
司 ） Ｄ Ｆ一 ００型 真 空 干 燥 箱 （ 京 中兴 伟 业 仪 器 ；Ｚ ６ ２ 北
如离 子 化 的 Ｒ— 强 ； 有 Ｒ Ｎａ 再 Ｎａ离 子 的 离解 ， 络 网
收 稿 日期 ：０ ｌ ｏ ２ １ — ４—１ ９ 基金项 目： 河南省重点科技攻关项 目： 高吸水保水材料 的研制及性能研究（ 编号 ：８ １２ ３０ ０ ０２ ０ ２ ０２ ） 作者简介 ： 李翔 （９ ｇ～）， 研究 生 ， １７ 男， 讲师 ， 研究方向为高分子材料 的合成及改性 。Ｅ—ｍａ ： ＠ｈ ｃ．ｄ ．ｎ ｉ Ｉ ｎｊｅ ｕ ｃ 。 ｌｘ
ｉｇ ｃ ｍｐ ｓｔ ｔ ｒａ ｓｃ ｎ ａ ｎ ｎ ｈ ｙ ａ ｈ ａ ｄ ｂｅ ｔｎｉ ｒ ｅ ａ ｅ ｈ ｏ ｇ ｏ ｕｉ ｎ ｐ ｌｍｅ ｉａｉｎ． Ｅｆ ｃｓ ｎ ｏ ｏ ｉ ｍａｅ ｌ ｏ ｔ ｉ ｉ ｇ ｔ ｅ ｆ ｓ ｎ ｎ ｏ ｔ ｗｅ ｅ ｐｒ ｐ ｒ ｄ ｔ ｒ ｕ ｈ ａ ｓ ｌ ｔ ｏｙ ｒｚ ｔｏ ｅ ｉ ｌ ｅ ｏ ｆ ｔ ｅ
１ １ 高吸水 保水 复合 材料 吸水保 水机 理分 析 ．
一
定合 成方 法得 到 的一 类 具 有 较 高 吸水 保水 能 力 的
复 合功 能材料 。其 分 子 结 构 内部 是 由化学 交 联 和 聚 合 物分 子 链 间 的 相 互 缠 绕 物 理 交 联 构 成 的 三 维 网
状 川 。吸 水前 ， 高分 子链 相互 缠 绕 在一 起 ， 此 交联 彼
２１Ｖ１５ ｏ 雹 盈 雹 ０ ． ． ，． Ｅ ＿ ｏ２ Ｎ ５－ １
实验 结 果 与 讨 论
３ １ 实 验 结 果 ．
目源自文库
高吸水保水复合材料的制备及
吸水 能 量 测 试 方 法
按 照 上 述 复 合 材 料 制 备 方 法 制 得 ６种 不 同 ｐ Ｈ
值 条件 下 的样 品 ， 分 别在 蒸馏 水 、 并 自来水 、 生理 盐水
合材料 。针对 ｐ Ｈ值对复合材料性能的影响进行 了理论分析 ， 在不 同 ｐ Ｈ值条件 下合成样 品 ， 并对所 得样品 的吸水能
力进行了测定 ， 得到 了 ｐ Ｈ值对 高吸水保水复合材料性能影响的基本 规律 ， 吸水保水材料 的进 一步开发提供 了一定 为
的 研 究基 础 。
关键词
吸水 保水 复合 材料
时 ， 性 能 反 而 下 降 。这 是 因 为 阳离 子 是 可 以移 动 其 的 ， 中和度 较低 时 ， 当 阳离 子较 少 ， 阳离 子离 阴离 子较
２ ３ 吸水 性 能测定 方 法 ．
测试 方法 ： 取 ３个 同量 （ ， 确 至 ０ ・ １ｇ 称 １ｇ精 ０ ）
试样 ， 人 ２ ０目 １ ｍ ×ｌ ｍ 且 已称 重 的尼 龙 网 放 ５ ０ｅ ０ｃ 袋 中 ， 于 ２ ％ 的应测 液 体 中 ， ｈ后 将 网袋挂 起 ， 置 ５ １ 让 其 自由滴 漏 ３ ｎ 测 重 。 ０ｍｉ ， 吸液倍 率一
超 声分 散 。称取 所需 量 的 引发 剂 溶 解 后 加 入 到 混 和
图 １ 吸液体 倍 率 随 中和度 的变 化
Ｆｇ １ Ｓｏｕ ｉｎ ａ ｓ ｂ ｎ ｙｃ ａ ｇ ｄ ａｏ ｇ ｉ． ｌｔ ｂ ｏｒｅ ｃ ｈ ｎ ｅ ｌｎ ｏ
ｗｉ ｘｅ ｔ ｆｎ ｕ ｒ ｌ ａ ｉｎ ｔ ｅ ｔ ｎ ｅ ｔ ｉ ｔ ｈ Ｏ ａｚ ｏ ３２ 讨 论 ．
中测 定 其 吸水 能力 。以 吸 液 能力 为 纵 坐标 、 Ｈ 值 为 ｐ 横 坐标 作 图 ， 得到 ｐ Ｈ值 对复 合 材 料 吸液 能 力 的 影 响 关 系 曲线 ， 如 图 ｌ 见 。
２ １ 主要原 料 和设 备 ． ２ １ １ 主要 原料 ． ．
粉 煤灰 （ 顶 山姚 孟发 电 有 限责 任 公 司 ， 平 Ⅱ级粉
Ｌ ａ ｇ Ｌ ａ ｙ ｎ ｉＸｉ ｎ ｉＸｉ ｏ ａ （ ｅ ａｔ ｅ ｔ ｆ ｈｍｉｒ ａ ｄＣ ｅ ｉａ Ｅ ｇ ｅｒ ｇ ｅａ ｎｖｒ ｔ ｏ Ｄ ｐ ｒ ｎ ｏ ｅ ｓ ｙ ｎ ｈ ｍ ｃｌ ｎ ｉ ｅｉ ，Ｈ ｎ ｎＵ ｉ ｓｙ ｆ ｍ Ｃ ｔ ｎ ｎ ｅ ｉ
研制
ｐ Ｈ值
性能
Ｐｒ ｐ ｒ ｔｏ ｆＨｉｈ ｙ Ｂｉｕｌｕ ｎｄ Ｍ ｏ ｓ — ｏ ｄ ｎ ｍｐ ｓｔ ｅ ａ ａ ｉｎ ｏ ｇ ｌ ｂ ｏ ｓａ ｉｔ—ｈ ｌ ｉ ｇ Ｃｏ ｏ ｉｅ
Ｍ ａ ｅ ｉ ｌ ｎ ｆｅ ｔ ｆｐ Ｖａ ｕ ｓ ｏ ｅｒ Ｂｉ ｕ ｏ ｓ Ｐｒ ｐｅ ｔｅ ｔ ｒａ ｓ ａ ｄ Ｅｆ ｃ ｓ ｏ Ｈ ｌ ｅ ｎ Ｔｈ ｉ ｂ ｌ ｕ ｏ ｒ ｉｓ
成 网状结 构 ， 而达 到 整体上 的紧固程 度 ； 从 吸水 后 ， 聚 合 物可 以看成 是高 分 子 电解质 组 成 的 离 子 网络 和水
距 离加 大 ， 而引起 网络 的扩 张 ， 样 就 可 以使 大量 从 这 的水 进入 聚合 物 网络 内部 。 由于基 团 的弱酸性 ， 如果 不 进行 中和 ， 解离 能力有 限 ， 曲的链斥 力不 够大 ， 其 卷 不利 于树脂 溶胀 。同 时未 电 离 的基 团 的亲 水 能力 不
ｏ ｖ ｌ ｅ ｎ ｔ ｅｐｒ ｐ ｒｙ ｏ ｅ ｃ ｍｐ ｓｔ ｓｗｅ ｅ ｔ ｅ ｒ ｔ ａｌ ｎａｙ ｅ ｆｐＨ ａｕ ｓｏ ｈ ｏ ｅ ｆｔ ｏ ｏ ｉ ｒ ｏ ｅ ｉ ｌｙ ａ ｌｚ ｄ．Ｗ ａｅ ｂ ｏ ｂ ｎ ａ ａ ｉ ｆｔｅ ｃ ｍｐ ｓｔｓ ｔ ｈ ｅ ｈ ｃ ｔｒａ ｓ ｒ ｉ ｇ ｃ ｐ ｃｔ ｏ ｏ ｏ ｉ ｙ ｈ ｅ ｓ ｎｈｅ ｉｅ ｎ ｅ ｉ ｅ ｅ ｔｐＨ ａｕ ｓ ｗａ ｅｅ ｍｉ ｅ ｙ ｔ ｓｚ ｄ ｕ ｄ ｒ ｄｆ ｒ ｎ ｖ ｌ ｅ ｓ ｄ ｔ ｒ ｎ ｄ． Ａｎｄ ｔ ｅ ｐ ｉ ｒ ｘ ｅ ｍｅ ｔ ｌｒ ｓ ｌ ｒ ｂ ａｎ ｄ，ｗｈｉｈ ｒｍａ ｙ ｅ ｐ ｒ ｎ ａ ｅ ｕ ｔ ｗｅ ｅ ｏ ｔｉ ｅ ｈ ｉ ｓ ｃ
物 中 ， 拌 均 匀后 将 其 置 于 ７ ￣ 的水 浴 锅 中进 行 反 搅 ５（ ２
应 ， 反应 完全后 将 成 品取 出 ， 待 机械 粉 碎后 烘 干 ， 即得
产 品 引。
从 上 述实 验结 果 我 们 可 以看 出 复合 材料 的 吸液 倍 率 随 中和度 的变化 先 升 高 后 下 降 ， 后 再 上 升 ， 然 当 中 和 度 达 到 ８ ％ 时 复合 材 料 的 吸水 倍 率 达 到 最 大 ５ 值 。 中和度 小 于 ８ ％ 时 ， ５ 吸水 倍 率 随 着 中和 度 的增 加而 增 大 ， 与 所 预 测 的吻 合 。但 中和 度 大 于 ８％ 这 ５
Ｕｂ ｎＣ ｎｔ ｃ ｏ ， ｉｇ ｉｇｈ ｎ４ ７ ３ ） ｒａ ｏ ｓ ｕｔ ｎ Ｐｎ ｄｎｓａ ６ ０ ６ ｒ ｉ
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｃｈ ｏ ｉｇ ｆ ｓ ｎｄ ｂｅ ｔｎｉ ｓａ ｄ ｔ ｅ ，ｔ ｅ ｉ ｒ ａ ｉ／ ｒ ａ ｉ ｉｈ ｙ ｂｉｕｌｕ ｎ ｉｔ—ｈ ｌ — ｓｒ ｃ ｏ ｓｎ ｙ ａ ｈ ａ ｎ ｏ ｔ ａ ｄ ｉｉ ｓ ｈ ｎｏ ｇ ｎ ｃ ｏ ｇ ｎ ｃ ｈ ｇ ｌ ｂ ｏ ｓ ａ ｄ ｍｏｓ ｌ ｅ ｖ ｏｄ