聚丙烯酸系列水溶液性質(zhì)研究學(xué)生姓名：鄭翔

指導(dǎo)教師：?？》?008年1月23日目錄

文獻(xiàn)綜述1提高聚丙烯酸系列超強(qiáng)吸水劑耐鹽性23聚丙烯酸類(lèi)超強(qiáng)吸水劑的反相懸浮法制備超強(qiáng)吸水劑發(fā)展歷史

第一代超強(qiáng)吸水劑在20世紀(jì)50年代后期開(kāi)發(fā)出來(lái)，主要基于羥基烷基甲基丙烯酸及其相關(guān)單體的聚合物，其溶脹能力40％～50％，主要用于醫(yī)學(xué)眼科接觸透鏡。

1971年GrainProcessing公司以硝酸鈰作引發(fā)劑，采用丙烯腈接枝淀粉或纖維素的方法合成出超強(qiáng)吸水劑。

1974年美國(guó)農(nóng)業(yè)部北方農(nóng)業(yè)研究所也成功合成出淀粉接枝超強(qiáng)吸水劑并用作土壤保水劑。

1983年SAP用于紙尿布，大大推動(dòng)了SAP的發(fā)展。聚丙烯酸系列超強(qiáng)吸水劑的應(yīng)用農(nóng)業(yè)方面衛(wèi)生用品材料防水密封方面醫(yī)藥方面其它應(yīng)用應(yīng)用聚丙烯酸類(lèi)超強(qiáng)吸水劑的反相懸浮法制備

目前我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)的聚丙烯酸類(lèi)超強(qiáng)吸水劑主要采用溶液聚合法。但該方法存在反應(yīng)熱難散失、易暴聚、出料難、干燥難等缺點(diǎn)，一直困擾著企業(yè)生產(chǎn)。本次實(shí)驗(yàn)采用氧化還原體系引發(fā)反相懸浮聚合的方法，通過(guò)對(duì)分散劑、單體濃度、引發(fā)劑濃度等工藝參數(shù)的篩選和優(yōu)化，制備出性能優(yōu)異的超強(qiáng)吸水樹(shù)脂以彌補(bǔ)溶液聚合法的缺陷。聚丙烯酸類(lèi)超強(qiáng)吸水劑的反相懸浮法制備實(shí)驗(yàn)原理

一般懸浮聚合以水為分散介質(zhì)，單體（也可看作油相）作為液滴或粒子，引發(fā)劑溶解在油相中進(jìn)行的聚合。而反相懸浮聚合法是其他溶劑（油相）為分散介質(zhì)，單體作為水相液滴或粒子，引發(fā)劑或其他助劑都溶解在水相中進(jìn)行的聚合。

該法所采用的單體反應(yīng)物應(yīng)是親水性的，或水溶性的物質(zhì)，引發(fā)劑、催化劑等也是水溶性的。反相懸浮法是合成高分子吸水材料的重要方法之一。聚丙烯酸類(lèi)超強(qiáng)吸水劑的反相懸浮法制備實(shí)驗(yàn)原料：丙烯酸(北京東方化工廠，使用前減壓蒸餾除去阻聚劑)。Span85和OP7(天津助劑廠)

6號(hào)溶劑油(北京燕山石化公司東方紅煉抽廠使用前重新蒸餾除雜質(zhì))氫氧化鈉過(guò)硫酸鉀無(wú)水亞硫酸鈉聚丙烯酸類(lèi)超強(qiáng)吸水劑的反相懸浮法制備實(shí)驗(yàn)過(guò)程

在裝有攪拌器、滴液漏斗、回流冷凝管、溫度計(jì)、氮?dú)鈱?dǎo)管的四口瓶中，加入定量的6號(hào)溶劑油、Spain85和OP7攪拌溶解。同時(shí)將計(jì)量的丙烯酸置于錐形瓶?jī)?nèi)，在冰水冷卻的條件下用一定濃度的NaOH水溶液緩慢中和至一定中和度，然后加入計(jì)量的過(guò)硫酸鉀，并攪拌均勻，然后將此混和液加入反應(yīng)瓶中。水浴加熱至50oC，在一定攪拌速度下于1h內(nèi)將一定量亞硫酸鈉水溶液用滴液漏斗勻速滴入反應(yīng)瓶中，進(jìn)行聚合反應(yīng)。滴加完畢繼續(xù)反應(yīng)3h，攪拌降溫至室溫后過(guò)濾出料，得白色微珠狀共聚樹(shù)脂。120～140oC干燥、粉碎、過(guò)篩、測(cè)吸水量和吸水速率。聚丙烯酸類(lèi)超強(qiáng)吸水劑的反相懸浮法制備性能測(cè)定

吸液率測(cè)定：采用自然過(guò)濾法測(cè)定超強(qiáng)吸水性樹(shù)脂的吸液倍率。即分別稱(chēng)取1.0g過(guò)篩后的樹(shù)脂(m)，各加入2000ml去離子水，1000ml自來(lái)水和200ml0.9％的食鹽水，靜置2h后用100目尼龍網(wǎng)過(guò)濾，在布氏漏斗上靜置30min以后稱(chēng)量吸水后樹(shù)脂質(zhì)量mˊ，求出吸液率。

吸液率＝mˊ/m(g/g)聚丙烯酸類(lèi)超強(qiáng)吸水劑的反相懸浮法制備結(jié)果與討論

吸水率是衡量超強(qiáng)吸水劑的主要指標(biāo)。

通過(guò)各種不同條件下的實(shí)驗(yàn)，研究了分散劑選擇、單體濃度、引發(fā)劑濃度等因素對(duì)吸水劑吸水倍率的影響。聚丙烯酸類(lèi)超強(qiáng)吸水劑的反相懸浮法制備分散劑的影響在反向懸浮聚合工藝中，分散劑的選擇合適與否是關(guān)系到聚合反應(yīng)能否順利進(jìn)行的關(guān)鍵因素，本實(shí)驗(yàn)以6號(hào)溶劑油為分散介質(zhì)，分別選擇了以下幾種分散劑進(jìn)行單獨(dú)和復(fù)配使用，結(jié)果見(jiàn)表1。

分散劑

結(jié)果

吸去離子水/g/g吸自然水/g/g吸0.9%鹽水/g/g

碳酸鈣（220目）少部分成粒，大部分粘壁

1505012

羧甲基纖維素少部分成粒，大部分結(jié)餅

28015025

聚乙烯醇顆粒較大

65025050Span85大部分成粒，少部分粘壁

80035085OP7大部分成粒，少部分粘壁

75032080Span85:OP7(1:1)產(chǎn)物呈均勻微珠狀

1200650100表1不同分散劑對(duì)產(chǎn)物及吸水劑的影響注：實(shí)驗(yàn)條件、單體濃度Cm＝7.0mol/L，中和度Xn=70.0%，引發(fā)劑濃度C1＝0.20%，交聯(lián)劑濃度CL=0.025，溫度50OC，時(shí)間4h。聚丙烯酸類(lèi)超強(qiáng)吸水劑的反相懸浮法制備單體濃度的影響單體是丙烯酸及其鈉鹽，溶解在去離子水中。由表2可見(jiàn)，單體濃度在7mol/L時(shí)，樹(shù)脂的吸液率高，高于或低于這個(gè)濃度范圍，吸液率都減小。

單體濃度/mol/L實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象吸去離子水/g/g吸自然水/g/g吸0.9%鹽水/g/g3粘壁

640385585正常850550867正常12507001109正常7304607211少量溶解

53033043注：實(shí)驗(yàn)條件、中和度Xn=75.0%，引發(fā)劑濃度C1＝0.20%，分散劑Span85：OP7＝(1：1)交聯(lián)劑濃度CL=0.025％，溫度50OC，時(shí)間4h。表2單體濃度對(duì)聚合過(guò)程和產(chǎn)物吸液率的影響聚丙烯酸類(lèi)超強(qiáng)吸水劑的反相懸浮法制備引發(fā)劑用量的影響由于引發(fā)劑的用量直接影響到聚合反應(yīng)速度和聚合產(chǎn)物的相對(duì)分子質(zhì)量。對(duì)于通常的自由基聚合反應(yīng)，增加引發(fā)劑用量，將使反應(yīng)速度加快、相對(duì)分子質(zhì)量降低，而相對(duì)分子質(zhì)量降低會(huì)引起吸液率下降；另一方面，若引發(fā)劑用量太少，反應(yīng)速度過(guò)慢，影響聚合反應(yīng)和交聯(lián)的進(jìn)行，也使吸液率下降。

引發(fā)劑用量/％

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象吸去離子水/g/g吸自然水/g/g吸0.9%鹽水/g/g0．05不聚合

－

－

－

0．10少部分溶解

68042564

0．15正常860540780．20正常12507001100．25正常

870550800．30正常59038654表3引發(fā)劑用量對(duì)聚合過(guò)程和產(chǎn)物吸液率的影響注：實(shí)驗(yàn)條件、單體濃度Cm＝7.0mol/L，反應(yīng)溫度50oC，交聯(lián)劑濃度CL＝0.025%，分散劑Span85：OP7＝(1：1)，時(shí)間4h。聚丙烯酸類(lèi)超強(qiáng)吸水劑的反相懸浮法制備結(jié)論

（1）采用反相懸浮聚合法制備聚丙烯酸類(lèi)超強(qiáng)吸水劑較理想的反應(yīng)條件是：以Span85-OP7為分散劑，以6號(hào)溶劑油為分散介質(zhì)。單體濃度為7mol/L；引發(fā)劑為單體量的0.20%；聚合溫度控制在50oC。

（2）在最佳工藝條件下聚合所得的產(chǎn)物呈均勻微粒狀，吸液率達(dá)1250g／g。本實(shí)驗(yàn)解決了溶液聚合法中反應(yīng)熱不易散失、出料難、干燥難的缺點(diǎn)。反應(yīng)平穩(wěn)、容易控制，適合工業(yè)生產(chǎn)。提高聚丙烯酸系列超強(qiáng)吸水劑耐鹽性

目前使用的聚丙烯酸鹽類(lèi)高吸水性樹(shù)脂，其主要缺點(diǎn)是耐鹽性較差，一般情況下吸0.9％NaCl水溶液倍率僅為其吸去離子水倍率的10％左右。而高吸水性樹(shù)脂的使用環(huán)境一般都有離子存在，環(huán)境中存在的離子將嚴(yán)重影響其吸液性能和保水性能的發(fā)揮，所以提高吸水樹(shù)脂的耐鹽性對(duì)其實(shí)際應(yīng)用有著很重要的意義。提高聚丙烯酸系列超強(qiáng)吸水劑耐鹽性改進(jìn)聚丙烯酸鹽類(lèi)高吸水性樹(shù)脂耐鹽性的途徑之一，是使聚合物分子主鏈上增加一種對(duì)鹽的敏感性較低的親水性共聚單體(通常含非離子型親水基團(tuán))。本次實(shí)驗(yàn)采用了部分中和的丙烯酸與丙烯酰胺共聚的方法，來(lái)改善吸水樹(shù)脂的耐鹽性。提高聚丙烯酸系列超強(qiáng)吸水劑耐鹽性用KOH將丙烯酸部分中和，作為基本的聚合單體，采用反相懸浮聚合法合成聚丙烯酸鉀、聚丙烯酸銨高吸水性樹(shù)脂。在反應(yīng)過(guò)程中加入的適量交聯(lián)劑使高分子鏈形成輕度交聯(lián)的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，為高吸水性樹(shù)脂具有較高的吸水、保水性能提供了基本的分子結(jié)構(gòu)條件。Clicktoeditcompanyslogan.ThankYou!CompanyLogoCompanyLogoDiagramTextTextTextAddYourTitleTextText1Text2Text3Text4Text5AddYourTitleTextText1Text2Text3Text4Text5TextTextCompanyLogoDiagramConceptAddYourTextTextTextTextTextTextTextCompanyLogoDiagramTitleThemeGalleryisaDesignDigitalContent&ContentsmalldevelopedbyGuildDesignInc.TitleThemeGallery

isaDesignDigitalContent&ContentsmalldevelopedbyGuildDesignInc.TitleThemeGalleryisaDesignDigitalContent&ContentsmalldevelopedbyGuildDesignInc.CompanyLogo3-DPieChartTitleAddYourTextAddYourTextAddYourTextCompanyLogoThemeGalleryisaDesignDigitalContent&ContentsmalldevelopedbyGuildDesignInc.ThemeGalleryisaDesignDigitalContent&ContentsmalldevelopedbyGuildDesignInc.ThemeGalleryisaDesignDigitalContent&ContentsmalldevelopedbyGuildDesignInc.DiagramTextTextTextCompanyLogoDiagramAddYourTitleTextTextTextTextCompanyLogoCycleDiagramConceptBECDAAddYourTextAddYourTextAddYourTextAddYourTextAddYourTextCompanyLogoDiagram1ThemeGalleryisaDesignDigitalContent&ContentsmalldevelopedbyGuildDesignInc.2ThemeGalleryisaDesignDigitalContent&ContentsmalldevelopedbyGuildDesignInc.3ThemeGalleryisaDesignDigitalContent&ContentsmalldevelopedbyGuildDesignInc.CompanyLogoDiagramYourTextYourTextYourTextYourTextYourTextYour