丙烯酸类高吸水性树脂的制备和性能研究.pdfVIP

丙烯酸类高吸水性树脂的制备及性能研究 旷云香 (北京东方亚科力化工科技有限公司研究中心，101149) 摘要：通过自行设计的工艺，以糊化淀粉接枝丙烯酸同时引入酰胺基团，制备了丙烯酸类高 吸水性树脂，研究了实验条件对其吸盐水性能的影响，得出反应的最佳条件为：中和度100％，引发 剂、交联剂、丙烯酰胺占单体总量的比例分别为0．2％、0．05％、50％，此时制备的高吸水性树脂的吸 0．9％NaCI溶液达1089／g，并以差式量热扫描仪研究了其保水动力学。 关键词：丙烯酸类高吸水性树脂丙烯酰胺吸盐水倍率 一、前言 高吸水性树脂是一种具有疏松网络结构的新型功能高分子材料，其吸水倍数高，保水性能好，且能在土壤 中形成团粒结构，使土壤昼夜温差减少，同时还能吸肥保肥，防止水土流失，因此在农业上有着广阔的应用前 景[卜3]。选用价格低廉、方便易得的淀粉生产出吸水保水性能好、环境安全的农用高吸水性树脂对于推动节 水农业的发展具有重要意义，但由于大部分淀粉类高吸水性树脂耐盐性较差[4-5]，使其应用受到了严重的限 制。笔者以糊化淀粉、丙烯酸等为基本原料，引入酰胺基团，结合自行设计的工艺流程成功制备了适用于农业 生产的耐盐性高吸水性树脂。通过研究实验条件对耐盐性能的影响，确定了反应的最佳条件，并用DSC研究了 此类树脂保水动力学。这种制备手段能降低生产成本，也拓宽了淀粉加工的途径。 二、实验部分 1．主要原料 玉米淀粉为工业级，丙烯酸、丙烯酰胺、N，N一亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸钾、氢氧化钠等均为分析纯。 2．高吸水性树脂的制备工艺 本实验在工艺设计时对传统工艺做了以下改进：首先采用糊化过的淀粉接枝，增大其分散度以提高吸盐水 倍数；其次将皂化过程提前。与接枝共聚后皂化的传统工艺相比，此工艺中的聚合反应系统呈酸性，反应釜可 不必再作防腐处理，从而能减少设备的投资，缩短反应时间，进而提高生产效率并最终降低产品生产成本。具 体的实验步骤如下： 在氮气保护下，将59淀粉与25ml蒸馏水混合，置于带有冷凝管、温度计和漏斗的三口烧瓶中，磁力搅拌， 混合溶液中，随后加入一定量N，N一亚甲基双丙烯酰胺(N鹏A)和过硫酸钾的混合液，将此混合物加到糊化淀 粉中接枝2h，反应结束后，将产物在100℃下干燥24h。 3．性能测定 吸盐水倍数的测定采用文献[12所用方法。 三、结果与讨论 1．中和度对性能的影响 ·130· ∞ 暑 蠢60 趔里 捌 整加 ∞ ∞ ．1∞ 110 中和度％ 图1中和度对性能的影响 图1所示为中和度对高吸水性树脂耐盐性能的影响：随着中和度的增加，强亲水性基团羧基增多，使高吸 水性树脂交联网络结构的内外渗透压增大，从而使得吸水率增加，但当中和度超过一定量时，整个体系处于碱 性环境中，离子强度增大，此时分子链僵硬不易伸展，将导致吸水率下降。实验结果表明，适宜的中和度为 100％。 2．引发剂浓度对性能的影响 中和度=80％；[N船A]：lAg+AM]=0．05％；[AM]：[AA+AM]=3096 70 墨 籁∞ 逛 辎 整50 40 0．1 0．2 0．3 引发剂含量，％ 图2引发荆浓度对性能的影响 图2所示为引发剂对高吸水性树脂吸盐水性能的影响：开始随引发剂浓度的增加，体系中自由基数增多， 共聚反应的进程加快，接枝率增大，故其吸盐水性能也进一步增强，当引发剂量增至单体的0．2％时，吸盐水倍 数达到最大，往后增加引发剂浓度，反应体系活性点增多，便