聚丙烯酸系列水溶液性质研究

聚丙烯酸系列水溶液性质研究学生姓名：郑翔

指导教师：牛俊峰2008年1月23日目录

文献综述1提高聚丙烯酸系列超强吸水剂耐盐性23聚丙烯酸类超强吸水剂的反相悬浮法制备超强吸水剂发展历史

第一代超强吸水剂在20世纪50年代后期开发出来，主要基于羟基烷基甲基丙烯酸及其相关单体的聚合物，其溶胀能力40％～50％，主要用于医学眼科接触透镜。

1971年GrainProcessing公司以硝酸铈作引发剂，采用丙烯腈接枝淀粉或纤维素的方法合成出超强吸水剂。

1974年美国农业部北方农业研究所也成功合成出淀粉接枝超强吸水剂并用作土壤保水剂。

1983年SAP用于纸尿布，大大推动了SAP的发展。聚丙烯酸系列超强吸水剂的应用农业方面卫生用品材料防水密封方面医药方面其它应用应用聚丙烯酸类超强吸水剂的反相悬浮法制备

目前我国工业生产的聚丙烯酸类超强吸水剂主要采用溶液聚合法。但该方法存在反应热难散失、易暴聚、出料难、干燥难等缺点，一直困扰着企业生产。本次实验采用氧化还原体系引发反相悬浮聚合的方法，通过对分散剂、单体浓度、引发剂浓度等工艺参数的筛选和优化，制备出性能优异的超强吸水树脂以弥补溶液聚合法的缺陷。聚丙烯酸类超强吸水剂的反相悬浮法制备实验原理

一般悬浮聚合以水为分散介质，单体（也可看作油相）作为液滴或粒子，引发剂溶解在油相中进行的聚合。而反相悬浮聚合法是其他溶剂（油相）为分散介质，单体作为水相液滴或粒子，引发剂或其他助剂都溶解在水相中进行的聚合。

该法所采用的单体反应物应是亲水性的，或水溶性的物质，引发剂、催化剂等也是水溶性的。反相悬浮法是合成高分子吸水材料的重要方法之一。聚丙烯酸类超强吸水剂的反相悬浮法制备实验原料：丙烯酸(北京东方化工厂，使用前减压蒸馏除去阻聚剂)。Span85和OP7(天津助剂厂)

6号溶剂油(北京燕山石化公司东方红炼抽厂使用前重新蒸馏除杂质)氢氧化钠过硫酸钾无水亚硫酸钠聚丙烯酸类超强吸水剂的反相悬浮法制备实验过程

在装有搅拌器、滴液漏斗、回流冷凝管、温度计、氮气导管的四口瓶中，加入定量的6号溶剂油、Spain85和OP7搅拌溶解。同时将计量的丙烯酸置于锥形瓶内，在冰水冷却的条件下用一定浓度的NaOH水溶液缓慢中和至一定中和度，然后加入计量的过硫酸钾，并搅拌均匀，然后将此混和液加入反应瓶中。水浴加热至50oC，在一定搅拌速度下于1h内将一定量亚硫酸钠水溶液用滴液漏斗匀速滴入反应瓶中，进行聚合反应。滴加完毕继续反应3h，搅拌降温至室温后过滤出料，得白色微珠状共聚树脂。120～140oC干燥、粉碎、过筛、测吸水量和吸水速率。聚丙烯酸类超强吸水剂的反相悬浮法制备性能测定

吸液率测定：采用自然过滤法测定超强吸水性树脂的吸液倍率。即分别称取1.0g过筛后的树脂(m)，各加入2000ml去离子水，1000ml自来水和200ml0.9％的食盐水，静置2h后用100目尼龙网过滤，在布氏漏斗上静置30min以后称量吸水后树脂质量mˊ，求出吸液率。

吸液率＝mˊ/m(g/g)聚丙烯酸类超强吸水剂的反相悬浮法制备结果与讨论

吸水率是衡量超强吸水剂的主要指标。

通过各种不同条件下的实验，研究了分散剂选择、单体浓度、引发剂浓度等因素对吸水剂吸水倍率的影响。聚丙烯酸类超强吸水剂的反相悬浮法制备分散剂的影响在反向悬浮聚合工艺中，分散剂的选择合适与否是关系到聚合反应能否顺利进行的关键因素，本实验以6号溶剂油为分散介质，分别选择了以下几种分散剂进行单独和复配使用，结果见表1。

分散剂

结果

吸去离子水/g/g吸自然水/g/g吸0.9%盐水/g/g

碳酸钙（220目）少部分成粒，大部分粘壁

1505012

羧甲基纤维素少部分成粒，大部分结饼

28015025

聚乙烯醇颗粒较大

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)产物呈均匀微珠状

1200650100表1不同分散剂对产物及吸水剂的影响注：实验条件、单体浓度Cm＝7.0mol/L，中和度Xn=70.0%，引发剂浓度C1＝0.20%，交联剂浓度CL=0.025，温度50OC，时间4h。聚丙烯酸类超强吸水剂的反相悬浮法制备单体浓度的影响单体是丙烯酸及其钠盐，溶解在去离子水中。由表2可见，单体浓度在7mol/L时，树脂的吸液率高，高于或低于这个浓度范围，吸液率都减小。

单体浓度/mol/L实验现象吸去离子水/g/g吸自然水/g/g吸0.9%盐水/g/g3粘壁

640385585正常850550867正常12507001109正常7304607211少量溶解

53033043注：实验条件、中和度Xn=75.0%，引发剂浓度C1＝0.20%，分散剂Span85：OP7＝(1：1)交联剂浓度CL=0.025％，温度50OC，时间4h。表2单体浓度对聚合过程和产物吸液率的影响聚丙烯酸类超强吸水剂的反相悬浮法制备引发剂用量的影响由于引发剂的用量直接影响到聚合反应速度和聚合产物的相对分子质量。对于通常的自由基聚合反应，增加引发剂用量，将使反应速度加快、相对分子质量降低，而相对分子质量降低会引起吸液率下降；另一方面，若引发剂用量太少，反应速度过慢，影响聚合反应和交联的进行，也使吸液率下降。

引发剂用量/％

实验现象吸去离子水/g/g吸自然水/g/g吸0.9%盐水/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引发剂用量对聚合过程和产物吸液率的影响注：实验条件、单体浓度Cm＝7.0mol/L，反应温度50oC，交联剂浓度CL＝0.025%，分散剂Span85：OP7＝(1：1)，时间4h。聚丙烯酸类超强吸水剂的反相悬浮法制备结论

（1）采用反相悬浮聚合法制备聚丙烯酸类超强吸水剂较理想的反应条件是：以Span85-OP7为分散剂，以6号溶剂油为分散介质。单体浓度为7mol/L；引发剂为单体量的0.20%；聚合温度控制在50oC。

（2）在最佳工艺条件下聚合所得的产物呈均匀微粒状，吸液率达1250g／g。本实验解决了溶液聚合法中反应热不易散失、出料难、干燥难的缺点。反应平稳、容易控制，适合工业生产。提高聚丙烯酸系列超强吸水剂耐盐性

目前使用的聚丙烯酸盐类高吸水性树脂，其主要缺点是耐盐性较差，一般情况下吸0.9％NaCl水溶液倍率仅为其吸去离子水倍率的10％左右。而高吸水性树脂的使用环境一般都有离子存在，环境中存在的离子将严重影响其吸液性能和保水性能的发挥，所以提高吸水树脂的耐盐性对其实际应用有着很重要的意义。提高聚丙烯酸系列超强吸水剂耐盐性改进聚丙烯酸盐类高吸水性树脂耐盐性的途径之一，是使聚合物分子主链上增加一种对盐的敏感性较低的亲水性共聚单体(通常含非离子型亲水基团)。本次实验采用了部分中和的丙烯酸与丙烯酰胺共聚的方法，来改善吸水树脂的耐盐性。提高聚丙烯酸系列超强吸水剂耐盐性用KOH将丙烯酸部分中和，作为基本的聚合单体，采用反相悬浮聚合法合成聚丙烯酸钾、聚丙烯酸铵高吸水性树脂。在反应过程中加入的适量交联剂使高分子链形成轻度交联的三维网络结构，为高吸水性树脂具有较高的吸水、保水性能提供了基本的分子结构条件。Clicktoeditcompanyslogan.ThankYou!CompanyLogoCompanyLogoDiagramTextTextTextAddYourTitleTextText1Text2Text3Text4Text5AddYourTitleTextText1Text2Text3Text4Text5TextTextCompanyLogoDiagramConceptAddYourTextTextTextTextTextTextTextCompanyLogoDiagramTitleThemeGalleryisaDesignDigitalContent&ContentsmalldevelopedbyGuildDesignInc.TitleThemeGallery

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