丙烯酸丙烯酰胺复合吸水材料的制备与吸水性能的测定

探究性化学实验报告

学院：化学化工学院

专业：高分子材料和工程

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丙烯酸/丙烯酰胺复合吸水材料的制备和吸水性能的

测定

摘要:水溶液聚合法合成了聚丙烯酸-丙烯酰胺P(AA-AM)。系统研究不同单体配比、单体总浓度等条件对P(AA-AM)吸湿性能的影响。正交实验确定最佳反应条件,其最高吸湿率达0.979g/g。吸湿实验结果发现P(AA-AM)共聚物的吸湿性能优于其相应的均聚物和传统的无机吸湿材料硅胶和分子筛。丙烯酸(AA)和丙烯酰胺(AM)的共聚物是一类用途广泛的多功能高分子化合物。如调整AM和AA的单体比例和反应条件,可制备不同结构和不同分子量的共聚物,以适应作为絮凝剂、石油开采的驱油剂及阻垢剂等要求。因丙烯酸和丙烯酰胺各自含羧酸基(—COOH)和酰胺基(—CONH)这样的强吸湿基团,故被作为有机高分子吸湿材料的重要一类。本文系统地研究共聚单体配比对P(AA-AM)吸湿性能的影响,为选择最佳工艺条件提供了依据。

关键词:P(AA-AM);吸湿;收缩率;共聚

ABSTRACT

Aqueous solution polymerization synthesized poly acrylic acid-acrylamide P (AA - AM). System research different ratio of monomers, total monomer concentration of conditions on the P (AA - AM) the influence of moisture absorption performance. Orthogonal experiment the optimum reaction conditions, the maximum moisture absorption rate of 1.05 g/g. Hygroscopic experimental results found that P (AA - AM) copolymer of moisture absorption performance is better than its corresponding homopolymer and traditional inorganic hygroscopic material silica gel and molecular sieve. Acrylic acid (AA) and acrylamide (AM) copolymer is a kind of widely used multi-functional polymer compound. Such as adjusting AM and AA monomer ratio and

reaction conditions, can be prepared by different structure and different molecular weight of the copolymer, so as to adapt to as flocculating agent, oil production of oil displacement agent and scale inhibitor and requirements. Because of the acrylic acid and acrylamide each containing acid base (- COOH) and amide group (- CONH) such a strong suction wet group, so be as organic polymer hygroscopic material of important. This paper systematically research comonomer ratio, monomer concentration and polymerization conditions on the P (AA - AM) the influence of moisture absorption performance, choose the best process conditions provide the basis.

Key words: P (AA - AM);Moisture absorption, Shrinkage; copolymerization 1. 引言

空气湿度是和人们生活和生产密切相关的环境参数。长期在潮湿的环境中生活

和工作,身体会受到“湿”的侵袭热平衡被破坏不仅影响人体健康，且会降低工作效率。湿度对产品生产过程、产品质量和保存期都有重要意义,在精密仪器、电子和化工等生产过程中,不对其控制,会严重影响产品质量和精密度。有机高分子吸湿材料,是经过化学和物理方法改性的水性树脂,以分子中的亲水基来吸水。其主要依靠分子内的亲水基来吸水,同时表面水分和内部水分产生渗透压使水分向内部渗透;而无机吸湿材料仅靠表面物理吸附,故有机高分子吸湿材料比无机吸湿材料的吸湿性能好,吸湿容量能达100%以上,且无腐蚀、无污染,并可再生。

高分子树脂这种固有的吸湿功能引起高度关注。丙烯酸(AA)和丙烯酰胺(AM)的

共聚物是一类用途广泛的多功能高分子化合物。如调整AM和AA的单体比例

和反应条件,可制备不同结构和不同分子量的共聚物,以适应作为絮凝剂、石油开采的驱油剂及阻垢剂等要求。因丙烯酸和丙烯酰胺各自含羧酸基(-COOH)和酰

胺基(-CONH)这样的强吸湿基团,故被作为有机高分子吸湿材料的重要一类。本实验研究共聚单体配比、单体浓度等聚合条件对P(AA-AM)吸湿性能的影响，

为选择最佳工艺条件提供了依据。

2实验

2.1原料

丙烯酰胺(AM)，丙烯酸(AA)，过硫酸钾(K2S2O8)， N,N′-亚甲基双丙烯酰胺(MBAA)，以上药品均为AR。

2.2溶胶凝胶法的过程和基本原理

本实验采用溶胶凝胶法。溶胶－凝胶法的化学过程首先是将原料分散在溶

剂中，然后经过水解反应生成活性单体，活性单体进行聚合，开始成为溶胶，

进而生成具有一定空间结构的凝胶，经过干燥和热处理制备出纳米粒子和所需

要材料。

其最基本的反应是：