微波法合成凹凸棒复合聚丙烯酸-丙烯酰胺吸水性树脂的研究

摘要

本文以N,N'-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,过硫酸钾和亚硫酸氢钠为引发剂,在微波辐射下合成了丙烯酸-丙烯酰胺,凹凸棒复合丙烯酸以及凹凸棒复合丙烯酸.丙烯酰胺三种高吸水性树脂。在实验中,研究了丙烯酸和丙烯酰胺的质量比、凹凸棒的用量、微波反应功率和反应时间等因素对于高吸水树脂吸液性能的影响,并用IR谱对最佳产物的结构进行了表征。丙烯酸-丙烯酰胺高吸水树脂在以往的研究中技术已经比较成熟,为了进一步提高其吸水性以及吸盐水性能,本文利用凹凸棒这种廉价的纳米矿土无机物对其进行改性,并摒弃了传统的合成方法,利用微波法来进行制备,这种方法大大提高了合成效率和效果。实验中对微波反应功率、反应时间等条件的研究结果,对将来开发微波合成高吸水树脂的工业化提供了基础的试验数据和理论基础。
　　 (1)以丙烯酸和丙烯酰胺为原料进行高吸水树脂微波反应的初步研究,通过各种因素讨论,初步了解了丙烯酸和丙烯酰胺的配比,交联剂用量、引发剂用量对于高吸水树脂的合成影响,以及对微波辐射功率和时间进行了初步讨论,实验结果表明,最佳的工艺条件为丙烯酸、丙烯酰胺的质量比为5:1,引发剂用量占单体质量0.6％,交联剂N,N'-亚甲基双丙烯酰胺的用量为单体质量的0.05％,反应器功率为600W,反应时间40s,在此条件下,吸水倍率最高为1100,吸盐水倍率最高可达185。
　　 (2)以丙烯酸和凹凸棒为原料进行高吸水树脂微波反应的研究,探讨了凹凸棒的加入对于吸水树脂性能的影响。通过各种因素的探讨,初步了解凹凸棒的添加量对于吸水树脂吸水性能的影响情况,以及对微波反应的条件进行了探讨,实验结果表明,最佳的工艺条件为:丙烯酸和凹凸棒的质量比为10:1,引发剂用量占单体质量0.6％,交联剂N,N'-亚甲基双丙烯酰胺的用量为单体质量的0.04％,反应器功率为600W,反应时间45s,在此条件下高吸水树脂的吸水倍率为1250,吸盐水倍率为210。
　　 (3)以丙烯酸、丙烯酰胺和凹凸棒为原料进行凹凸棒接枝高吸水树脂的研究,探讨了凹凸棒的添加量,微波反应的功率和时间等因素对高吸水树脂性能的影响。通过正交实验的方法确定了最优反应条件。实验结果表明最佳的反应条件为:丙烯酸、丙烯酰胺和凹凸棒的质量比为15:3.5:1,引发剂用量占单体质量0.6％,交联剂N.N'-亚甲基双丙烯酰胺的用量为单体质量的0.05％,反应器功率为600W,反应时间40s。在此条件下吸水倍率最大为1320;吸盐水倍率最大为190。

目录

文摘

英文文摘

1 文献综述

1.1 高吸水树脂

1.1.1 高吸水树脂在国内外的研究进展

1.1.2 高吸水树脂的理论基础

1.1.3 高吸水树脂的应用

1.2 微波反应

1.2.1 微波特性

1.2.2 微波技术的应用

1.2.3 微波的非热效应

1.2.4 考察微波非热效应的方法

1.3 凹凸棒

1.3.1 凹凸棒的结构

1.3.2 凹凸棒的理化性质

1.3.3 凹凸棒的表面处理

1.3.4 凹凸棒的应用现状及发展

1.4 本论文的研究目的及意义

1.5 本研究的主要内容

2 微波法合成聚丙烯酸-丙烯酰胺高吸水性树脂的研究

2.1 实验部分

2.1.1 主要试剂与仪器

2.1.2 高吸水树脂的制备

2.1.3 高吸水树脂性能测试

2.1.4 吸液速率测定

2.1.5 保水性能测试

2.1.6 结构表征

2.2 结果与讨论

2.2.1 中和度对于吸水性能的影响

2.2.2 丙烯酸与丙烯酰胺的配比对吸水性能的影响

2.2.3 微波反应功率对吸水性能的影响

2.2.4 微波反应时间对吸水性能的影响

2.2.5 引发剂用量对吸水性能的影响

2.2.6 交联剂用量对吸水倍率的影响

2.2.7 正交实验表

2.2.6 结构表征

2.3 本章小结

3 微波法合成凹凸棒复合聚丙烯酸高吸水性树脂的研究

3.1 实验部分

3.1.1 主要试剂与仪器

3.1.2 高吸水树脂的制备

3.1.3 高吸水树脂性能测试

3.1.4 吸液速率测定

3.1.5 保水性能测试

3.1.4 结构表征

3.2 结果与讨论

3.2.1 中和度对于吸水性能的影响

3.2.2 微波反应功率对吸水性能的影响

3.2.3 微波反应时间对吸水性能的影响

3.2.4 凹凸棒的用量对吸水性能的影响

3.2.5 引发剂用量对吸水性能的影响

3.2.6 交联剂用量对吸水倍率的影响

3.2.7 正交实验表

3.2.8 结构表征

3.3 本章小结

4 微波法合成凹凸棒复合聚丙烯酸-丙烯酰胺高吸水性树脂的研究

4.1 实验部分

4.1.1 主要试剂与仪器

4.1.2 高吸水树脂的制备

4.1.3 高吸水树脂性能测试

4.1.4 吸液速率测定

4.1.5 保水性能测试

4.1.4 结构表征

4.2 结果与讨论

4.2.1 中和度对于吸水性能的影响

4.2.2 丙烯酸与丙烯酰胺的配比对吸水性能的影响

4.2.3 微波反应功率对吸水性能的影响

4.2.4 微波反应时间对吸水性能的影响

4.2.5 引发剂用量对吸水性能的影响

4.2.6 交联剂用量对吸水倍率的影响

4.2.7 正交实验表

4.2.8 结构表征

4.3 本章小结

5 结论

致谢

参考文献

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