丙烯酸-丙烯酰胺高吸水树脂溶液共聚合成与吸液吸附性能研究

摘要

本文较系统地研究了以丙烯酸(AA)和丙烯酰胺(AM)为单体，采用水溶液聚合方法合成的聚丙烯酸(盐)/丙烯酰胺高吸水树脂(PAAAM)的吸液吸附性能，结果表明：PAAAM树脂具有吸液倍数大、耐盐性好、吸水后凝胶强度较好、对过渡金属离子吸附较强等特点。 研究结果主要内容包括： 以N,N－亚甲基双丙烯酰胺（NMBA）为交联剂，过硫酸钾（KPS）为引发剂，丙烯酸（AA）和丙烯酰胺（AM）为单体，以吸液倍率和吸液后的凝胶强度为评价指标，用正交实验法和阶梯升温法确定了PAAAM树脂的最佳合成条件，得到该树脂在0.9％NaCl溶液中的吸液倍率为133g?g-1，最大吸蒸馏水倍率为2710g?g-1，且吸液后凝胶强度较好。最佳合成条件如下：单体质量浓度[M]为25％，丙烯酸中和度N为60％，丙烯酸与丙烯酰胺的质量比R为6:1，交联剂和引发剂相对于单体的质量分数[C]和[I]分别为0.01％和0.1％，反应温度与时间为60℃（2h）、70℃（2h）、80℃（3h），并对PAAAM吸液性能的重要影响因素进行了单因素考察及回归分析。 系统研究了PAAAM树脂在不同盐溶液中的吸液倍率与时间的关系及PAAAM粒径与溶液温度对其吸液速率的影响；考察了溶液pH值对PAAAM树脂吸液倍率的影响；讨论了PAAAM树脂在高温下的恒温保水性能。 通过对PAAAM树脂吸附过渡金属Cu2+和Fe3+的研究发现，该树脂对Cu2+和Fe3+的吸附动力学可以用来描述；探讨了PAAAM树脂对过渡金属Cu2+和Fe3+的吸附等温式、溶液pH值及不同单体配比组成对PAAAM树脂吸附Cu2+和Fe3+的影响，最大吸附量分别为247mg?g-1和173mg?g-1。 合成了聚乙二醇双丙烯酸酯，并对其进行了FT-IR和1H-NMR表征，考察了采用不同交联剂合成的PAAAM树脂的吸液吸附性能。所用交联剂有N,N－亚甲基双丙烯酰胺(NMBA)、戊二醛(GDA)、二乙烯基苯(DVB)及聚乙二醇双丙烯酯(PEGDA)。结果发现，其它条件相同时，使用不同交联剂合成的PAAAM树脂的吸液吸附性能差别较大。对由不同交联剂合成的PAAAM树脂的重复吸液性能研究结果表明，用PEGDA作为交联剂合成的PAAAM树脂重复吸液性能最好，用DVB作为交联剂时重复吸液性能最差。