半导电高吸水性树脂的研究.pdf

第 4 2卷第 8期 2 0 1 3 年 8月 当 代 化 工 C o n t e mp o r a r y C h e m ica 1 I n d u s t r y V o 1 4 2 N o 8 A u g u s t 2 0 1 3 半导电高吸水性树脂的研究 杨宏艳 俞飞 沈阳天荣电缆材料有限公司 辽宁 沈阳 I 1 0 0 2 7 摘 要 采用水溶液聚合方法 通过对影响该反应的主要因素交联剂 引发剂质量分数的考察 制得半导 电高吸水性树脂 该树脂吸水倍率高 能够显著降低高压电缆用半导电阻水产品 半导电缓冲阻水产品和单面 半导电阻水产品的体积电阻率 关键词 半导电高吸水性树脂 吸水倍率 体积电阻率 中图分类号 T Q 3 2 0 文献标识码 A 文章编号 1 6 7 1 0 4 6 0 2 0 1 3 0 8 1 0 5 0 0 2 S t udy o n S e mi co ndu ct iv e S upe r a bs o r be nt Y AN G Ho n g y an YU Fe i S h e n y a n g T i a n r o n g C a b l e Ma t e r i a l s C O L t d L ia o n i n g S h e n y a n g 1 1 0 0 2 7 C h in a Ab s t r a ct Af t e r i n v e s ti g a t i n g t h e f a ct o r s t o a ffe ct s u p e r a b s o r b e n t p r o p e r t i e s s u ch a s cr o s s l i n k e r d o s a g e a n d i n i ti a t o r d o s a g e s e mi co n d u ct iv e s u p e r a b s o r b e n t wa s p r e p a r e d b y a q u e o u s s o l u t io n p o l y me r i z a t i o n me tho d 1 1 I e e x p e r i me n t a l r e s u l t s s h o w t h a t t h is s e mi co n d u ct iv e s u p e r a b s o r b e n t n o t o n l y h a s h i g h wa t e r a b s o r b e n cy b u t a l S O ca n s ig n ifi cant l y r e d u ce t h e v o l u me r e s is t i v i t y o f the s e mi co n d u cti v e wa t e r b l o ck in g p r o d u ct s s e mi co n d u ct i v e b u l k y wa t e r b l o ck in g p r o d u ct s a n d s e mi co n d u ct i v e s i n g l e 1 a y e r wa t e r b l o ck i n g p r o d u ct s Ke y wo r d s S e mi co n d u ct i v e s u p e r a b s o r b e n t 辑台 f e r a b s o r b e n cy V o l um e r e s i s t iv ity 高吸水性树脂是一种具有三维网状结构的新型 功能高分子材料 能吸收自身重量几十倍至几千倍的 纯水 具有吸水倍率高 吸水速度快 保水性好等特 点 广泛应用于农林 园艺 医疗 生理卫生 石油 化工 建材 环保 E t 用品 化妆品等领域中 在国 民经济和人们 日常生活中起到重要的作用 卅 高压电缆用半导电阻水产品 半导电缓冲阻水 产品和半导电单面阻水产品是由两层或一层半导电 无纺布 半导电粘合无纺布 半导电热轧布或半导 电针刺喷胶棉 中间或表面复合一层高吸水性树脂 而成 由于普通高吸水性树脂是电绝缘体 其电阻值 无限大 导致其复合的半导电阻水产品和半导电缓 冲阻水产品的体积电阻增大并且不稳定 严重影响 了高压电缆用半导电阻水产品 半导电缓冲阻水产 品和单面半导电阻水产品的质量 本实验的目的在于提供一种半导电高吸水性树 脂的制备方法 由它制得的半导电高吸水性树脂不 但具有普通高吸水性树脂吸水速度快 吸水倍率高 凝胶强度大等特点 还具有半导电性能 应用于高 压电缆半导电阻水产品 半导电缓冲阻水产品和单 面半导电阻水产品 能够显著降低产品的体积电阻 率和表面电阻 提高了产品性能 1 实验部分 1 1 实验原料 氢氧化钠 丙烯酸 壬基酚聚氧乙烯醚硫酸钠 失水山梨醇脂肪酸酯 S 一 4 0 乙醇 炉黑 聚乙二醇 二丙烯酸酯 N N 一 亚甲基双丙烯酰胺 过硫酸钠 亚硫酸氢钠 化学纯 市售 1 2 实验设备及仪器 9 8 1 一 B可调温型电热套 上海江星仪器有限公 司 J J 一 1 型可调速电动搅拌器 江苏省金坛市环宇 科学仪器厂 F A 2 2 0 4 B电子天平 上海精密科学仪 器有限公 司 D K 一 9 8 1 型恒温水浴锅 天津市泰斯 特仪器有 限公 司 F Z 1 0 2微型粉碎机 上海科恒实 业发展有限公 司 1 0 1 一 A型 电热鼓风干燥箱 膨胀 盒 通用型数字万用表 优利德集团有限公司 1 3 半导电高吸水树脂的制备 在三 口瓶中先后加人一定量的氢氧化钠 丙烯 酸经部分中和反应生成丙烯酸盐 加入由分散剂壬 基酚聚氧乙烯醚硫酸钠 失水山梨醇脂肪酸酯 S 一 4 0 和导电剂炉黑组成的导电性浆料 加入交联剂聚乙 二醇二丙烯酸酯 N N 一 亚甲基双丙烯酰胺 通氮气 收稿 日期 2 0 1 3 0 2 0 4 作者简介 杨宏艳 1 9 8 1 一 女 辽宁沈阳人 工程师 2 0 0 4年毕业于沈阳化工大学高分子材料专业 研究方向 从事电缆光缆用高分子材料 技术工作 E m a il y h y s h r e w d s in a co m 第 4 2卷第 8期 杨宏艳 等 半导电高吸水性树脂的研究 1 0 5 1 3 0 ra i n 置换出反应器内部氧气 再加入引发剂过 过硫酸钠 过硫酸钾 过硫酸铵 亚硫酸氢钠 过 硫酸钠 亚硫酸氢钠静态聚合后得到水凝胶 经烘 氧化氢等 干 粉碎 筛分得半导电高吸水性树脂嘲 本实验选用过硫酸钠和亚硫酸氢钠 即氧化还 1 4 半导电高分子吸水树脂性能的测定 原引发剂 它利用氧化剂和还原剂之间的电子转移 1 4 I 吸水容量的测定 所产生的自由基引发聚合反应 它可以在较低的温 将所得的产品准确称量 0 5 0 0 g 于烧杯中 加入 度下引发聚合反应 提高了反应速率 降低了能耗 1 0 0 0 m L 去离子水 搅拌 3 m i n中后 在筛子上过 2 3 分散剂的选择 滤混合液 用托盘盛接 静置 1 0 m i n 后 将托盘中 分散剂是能提高和改善固体或液体物料分散性 剩余的去离子水打人 1 0 0 0 m L量筒中 目测量筒滤 能的助剂 液数值 即为吸水容量 常用的分散剂有 己烯基双硬脂酰胺 硬脂酸 1 4 2 膨胀速度的测定 单甘油酯 硬脂酸 硬脂酸钙 硬脂酸钡 硬脂酸 将所得的产品准确测量 0 2 g 均匀铺放于膨胀 镁 壬基酚聚氧乙烯醚硫酸钠 失水山梨醇脂肪酸 盒中 加上一层盖布 加入去离子水 前 1 0 S中水 酯 S 一 4 0等 不得超过上盖板边缘 1 0 S中后注满去离子水 1 本实验选用壬基酚聚氧 乙烯醚硫酸钠和失水山 分 1 0 S 后上盖板上移的距离即为膨胀速度 梨醇脂肪酸 不但能使导电剂很好的分散 而且还 1 4 3 膨胀高度的测定 有增溶 乳化 润湿 增粘的作用 将所得的产品准确测量 O 2 g 均匀铺放于膨胀 盒中 加上一层盖布 加入去离子水 前 1 0 S 中水 不得超过上盖板边缘 1 0 S中后注满去离子水 3 分 1 0 S 后上盖板上移的距离即为膨胀高度 1 4 4 含水率 将所得的产品准确测量 2 0 g 均匀铺放于烧杯 中 放人温度为 1 o 5 2 的恒温干燥箱中 干燥 2h 取出后放入干燥器中冷却至室温 称量产品的质量 含水率 干燥前的质量一 干燥后的质量 干燥前 的质量 X 1 0 0 1 4 5 p H值 将所得产品准确称量 1 g 加人到 2 0 0 m L 0 9 浓度的氯化钠溶液中搅拌 充分混合后 取 1 0 0 m L 混合液 放在磁力搅拌器上搅拌 p H计测量 p H值 2 结果与讨论 2 1 交联剂的选择 交联剂是在一定条件下能将单体 线型高分子 或预聚物转变成三维网状结构的物质 常用的交联剂有 四异氰酸酯 丙二胺 聚乙二 醇 聚丙二醇缩水甘油醚 聚乙二醇二丙烯酸酯 过氧化二异丙苯 丙烯酸羟乙酯 N N 一 亚甲基双 丙烯酰胺 甲基丙烯酸羟乙酯等 本实验选用聚乙二醇二丙烯酸酯和 N N 一 亚 甲 基双丙烯酰胺 即内外交联剂同时使用 提高了反 应速率 降低了能耗 2 2 引发剂的选择 引发剂是含有弱键的化合物 它们在热的作用 下 共价键均裂而产生自由基的物质 常用的引发剂有 偶氮二异丁氰 偶氮二异庚 氰 过氧化特丁基 过氧化叔丁基 过氧化苯甲酰 2 4 半导电高吸水树脂配方的确定 在其他条件保持不变的前提下 即 N a O H 3 2 丙烯酸 7 2 炉黑 4 0 W 壬 基酚聚氧乙烯醚硫酸钠 4 和 失水山梨醇脂 肪酸酯 S 一 4 o 4 等 以交联剂 引发剂用量为试 验 因素 以该半导电高吸水性树脂制得 的半导电阻 水产品体积电阻率为考核指标 采用正交试验方法 优选出制备半导电高吸水性树脂的最佳配方 正交 实验的因素水平如表 l 所示 正交试验的设计与结 果如表 2所示 表 1 正交试验的因素水平表 Ta b l e 1 F a ct o r s a n d l e v e l s o f o r t h o g o n a l e x p e r ime n t s 由表 l 表 2可知 各因素对 以该半导 电高吸 水性树脂制得的半导电阻水产品体积电阻率的影响 依次为 A B D C 制备半导电高吸水性树脂 的最佳方案为 A 2 B 2 C 3 D1 即聚乙二醇二丙烯酸酯 0 1 0份 N N 一 亚甲基双丙烯酰胺 0 1 0份 过硫 酸钠 0 1 5份 亚硫酸氢钠 0 0 5份 N a O H 3 2 份 丙烯酸 7 2 份 炉黑 4 0 份 壬基酚聚氧乙烯 醚硫酸钠 4 份 失水山梨醇脂肪酸酯 S 一 4 0 4 份 所得产品的体积电阻率为 0 9 X 1 0 4 cm 下转 第 1 0 5 5页 第 4 2卷第 8期 马 婵 等 含氮长链硼酸酯偶联剂的合成与表征 1 0 5 5 带水剂各组分比例为 苯 甲苯 环己烷 2 5 5 陈 登 龙 陈 连 英 螯 合 配 位 型 硼 酸 酯 偶 联 剂 的 制 备 及 应 用 研 究 叨 1 5 1 D N W一 1 强酸性离子交换树脂催化剂的用为 2 产率最高值可达 9 3 2 硬脂酸单乙醇胺的最佳合成条件 温度 1 2 0 o C 时间 4h 硬脂酸 n L醇胺 1 1 1 5 酰 胺产率最高为 8 6 1 3 酯交换反应的最佳条件 反应温度 1 0 0 时间 4 h 硬脂酸单乙醇胺 硼酸三异丙 酯 2 1 l 时 产率最高 产率最高值为 9 6 6 4 硼酸酯的水解稳定性较好 水解时间为 3 4 d 参考文献 I 李为民 任朋 段伟娜 脂肪酸甲酯型含氮硼酸酯的合成及摩擦 学性能研究 J 石油炼制与化工 2 0 1 2 4 3 6 7 1 7 5 2 WA N G J u n m in g WA N G J i a n h u a L I C h u n s h e n g e t a 1 A H i g h P e r f o r ma n c e Mu h if u n c t io n a l Lu b r ican t Ad d it iv e f o r W a t e r Gl y co l H y d r a u l i c F l u i d J T r i bol L e t t 2 0 1 1 4 3 2 3 5 2 4 5 3 J I A Z h e n g f e n g X I A Y an q i u P A N G X i an j u an e t a 1 T rib o l o g i ca l B e h a v i o r s o f Di f f e r e n t Di a mo n d L ik e Ca r b o n Co a t in g s o n Nitri d e d Mi l d S t e e l L u b r i ca t e d Wi t h B e n z o t r i a z o l e C o n t a i n i n g B o r a t e E s t e r s J T r i bol L e t t 2 0 1 1 4 1 2 4 7 2 5 6 4 李晓宁 郑帼 新型硼酸酯表面活性剂的合成及其应用叨 天津工 业大学学报 201 0 2 9 5 5 2 5 6 魍料助剂 2 0 0 4 6 1 9 2 2 6 Y A O J u n b i n g D O N G J u n x i u I m p r o v e me n t of h y d ro l y t i c s ta b i l i t y of B o r a t e E s t e r s u s e d a s l u b ri cant a d d i t i v e s们 L u b rica t i o n E n g i n e e r i n g 1 9 9 5 5 1 6 4 7 5 1 7 J K a t o Y Y o k o y am a s I k u t a e t a 1 T h e rma l l y S t a b le P o l y m e r E l e ct r o l y t e Ha s t i ci z e d w i t h P E G B o r a t e E s t e r f o r L i t h i u m S e co n d a r y B a t t e r y J El e ct r o ch e mica l C o mmu n 2 0 0 1 3 1 1 2 8 1 3 0 8 J a ck l e g F L e w is A ci d i c O r g a n bor o n P o l y me rs J C o o e d C h e m R e v 2 0 0 6 2 5 0 1 l 1 0 7 1 1 2 1 9 赵园 周莉 李玉玲 等 硼酸酯偶联剂的发展现状及应用前景 J 化学与黏合 2 0 1 1 3 3 6 6 4 6 6 7 5 1 0 陈宏刚 项素云 翁连进 等 硼酸酯类偶联剂的合成 J 塑料 科技 1 9 9 6 2 2 3 2 6 1 1 戴静 王敏 张金才 硼酸盐晶须改性环氧树脂性能研究 J 功 能材料 2 0 0 7 3 8 4 5 6 9 5 7 2 1 2 胡晓兰 梁国正 硼酸酯偶联剂的合成与表征 J 功能高分子学 报 2 0