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多孔聚丙烯酸鈉高吸水性樹脂的合成及表面改性
????????高吸水性樹脂是一種能夠吸收自身質(zhì)量幾十倍甚至幾千倍水的高分子材料，其具有網(wǎng)狀交聯(lián)的結(jié)構(gòu)。由于其具有優(yōu)異的吸水性能，因此在生理衛(wèi)生、農(nóng)林農(nóng)業(yè)、藥物緩釋等方面具有廣泛的應(yīng)用。但在實(shí)際應(yīng)用中，由于其存在著吸水速度較慢的現(xiàn)象，一般需要幾個(gè)小時(shí)甚至幾天才能達(dá)到溶脹平衡，不利于實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用。為了解決吸水性樹脂溶脹較慢的問題，常用的方法有：粉碎成更小的顆粒、吸水性樹脂內(nèi)部引入多孔結(jié)構(gòu)、進(jìn)行表面改性等方法來提高吸水性樹脂的吸水速度。目前吸水性樹脂致孔大多數(shù)采用碳酸氫鈉/碳酸鈉–酸體系來制得多孔吸水性樹脂，但這種致孔方法反應(yīng)速度較快，不易控制。為了更好控制多孔吸水性樹脂的合成，華東理工大學(xué)采用水溶液聚合法，在前期合成實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，以丙烯酸(AA)為單體，以過硫酸鉀(KPS)–亞硫酸氫鈉(NaHSO3)為氧化還原引發(fā)劑，N，N–亞甲基雙丙烯酰胺(NNMBA)為交聯(lián)劑，羧甲基纖維素鈉(CMC-Na)為增稠劑、泊洛沙姆為表面活性劑，分別采用無水乙醇(C2H5OH)和碳酸氫氨(NH4HCO3)為致孔劑，利用物理和化學(xué)的原理制備吸水倍率高的多孔聚丙烯酸鈉高吸水性樹脂，并對150～300?μm的高吸水性樹脂用乙二醇二縮水甘油醚(C8H14O4)、十八水合硫酸鋁[Al2(SO4)3·18H2O]以及聚乙二醇(400)雙丙烯酸酯(PEG-400-DA)配制的混合溶液進(jìn)行表面改性，通過吸收性能測試、傅立葉變換紅外光譜(FTIR)、掃描電子顯微鏡(SEM)、熱重(TG)分析等方法對其進(jìn)行了表征測試。
????????1、實(shí)驗(yàn)采用的主要原材料
????????AA：分析純，上海麥克林生化科技有限公司;
????????氫氧化鈉(NaOH)：優(yōu)級純，永華化學(xué)科技(江蘇)有限公司;
????????泊洛沙姆：F127，數(shù)均分子量為10?000～12?000，盤錦研峰科技有限公司;
????????C2H5OH，NH4HCO3：分析純，上海泰坦科技股份有限公司;
????????PEG-400-DA：化學(xué)純，良制有機(jī)化學(xué)工業(yè)株式會社;
????????C8H14O4：環(huán)氧值為0.7?mol/(100?g)，阿達(dá)瑪試劑(上海)有限公司;
????????KPS，NaHSO3及氯化鈉(NaCl)：分析純，上海凌峰化學(xué)試劑有限公司;
????????NNMBA，CMC-Na，Al2(SO4)3·18H2O：分析純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。
????????2、樣品制備
????????(1)普通高吸水性樹脂的制備。
????????稱取30?g AA單體，冰水浴條件下加入NaOH至中和度為90%，再依次加入AA單體質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.02%的NNMBA溶液、0.07%的KPS溶液和NaHSO3溶液 (KPS和NaHSO3物質(zhì)的量之比為2∶1)，加入適量去離子水，使得AA單體濃度為33%，攪拌10?min后，于60℃下反應(yīng)2?h，剪成細(xì)長條后，在105℃下烘干、粉碎、篩分，備用。
????????(2)多孔高吸水性樹脂的制備及改性。
????????稱取30?g AA單體，依次加入稱量好的CMC-Na、泊洛沙姆于250?mL的三口燒瓶中，攪拌，充分溶解;冰水浴條件下加入NaOH至中和度為90%，再依次加入AA單體質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.02%的NNMBA溶液、0.07%的KPS溶液之后，分別加入致孔劑C2H5OH和NH4HCO3，最后加入NaHSO3溶液(KPS和NaHSO3物質(zhì)的量之比為2∶1)，加入適當(dāng)去離子水，使得AA單體濃度為33%，攪拌10?min后，于60℃下反應(yīng)2?h，剪成細(xì)長條后，在105℃下致孔的同時(shí)烘干，將烘干后的吸水性樹脂粉碎、篩分，備用。取篩分后的150～300?μm吸水性樹脂用含0.035?g C8H14O4，0.345?g Al2(SO4)3·18H2O以及0.345?g PEG-400-DA配制的混合溶液進(jìn)行表面交聯(lián)改性。
????????3、性能匯總
????????(1)采用水溶液聚合法，以KPS–NaHSO3為氧化還原引發(fā)劑，NNMBA為交聯(lián)劑，CMC-Na為增稠劑，泊洛沙姆為表面活性劑，C2H5OH為物理致孔劑，NH4HCO3為化學(xué)致孔劑，分別制得多孔高吸水性樹脂，并得到最優(yōu)的多孔高吸水性樹脂合成條件為：CMC-Na用量為0.8%，泊洛沙姆用量為0.1%，C2H5OH用量為10%，NH4HCO3用量為10%。C2H5OH致孔高吸水性樹脂的吸水倍率較NH4HCO3致孔的更高，且二者的吸去離子水的速度相差不大，均在15?min左右達(dá)到飽和。
????????(2)通過FTIR，SEM，TG對吸水性樹脂的表征表明，已經(jīng)成功制得多孔高吸水性樹脂，C2H5OH為致孔劑的多孔高吸水性樹脂較NH4HCO3為致孔劑的多孔高吸水性樹脂的孔分布和大小更加均勻、致密。通過對C2H5OH致孔高吸水性樹脂進(jìn)行表面改性發(fā)現(xiàn)，改性后的多孔吸水性樹脂的吸水速度明顯提高，熱穩(wěn)定性有所提高，但吸水倍率下降。
