半互穿网络聚甲基丙烯酸酯系吸油材料研究

摘要

本文首先采用悬浮聚合法制备了聚甲基丙烯酸正丁酯(PBMA)，然后将其溶于二甲基乙酰胺(DMAc)中，并加入单体甲基丙烯酸β羟乙酯(HEMA)、引发剂过氧化苯甲酰(BPO)及交联剂二乙烯基苯(DVB)加入到该溶液中，加热升温进行溶液聚合，反应到一定程度后，终止反应，得到了具有一定粘度的聚合物溶液。
　　 利用旋转粘度计和AR-1000型扩展流变仪对其上述聚合物溶液的流变性能进行了测试表征，结果发现，粘度随温度的升高不是单调的降低，而是先减小后增大，这可能是由于开始阶段温度升高使溶液中大分子间弱的物理交联点遭到破坏，溶液粘度下降，而当温度继续升高时，未完全反应的单体、低聚物及交联剂开始发生反应，导致粘度有所增大。此外，在不同剪切速率下，溶液总体表现为切力变稀流体。
　　 在对聚合物溶液粘度以及流变性能研究基础上，本文将聚合物溶液制成夹层型复合吸油材料，同时采用湿法纺丝技术制备了含半互穿网络结构的吸油纤维。对复合吸油材料以及吸油纤维的吸油性能、保油性能、交联密度、凝胶分率、相容性，溶胀、扩散与吸附行为等进行了研究。研究结果表明，未添加交联剂时，随着甲基丙烯酸β羟乙酯加入量的增加，形成的交联结构更为稳定，吸油量先增大后减少，甲基丙烯酸β羟乙酯加入量存在一个最佳值，即PBMA/HEMA质量比为7/3时，吸油量达到最大；同样，交联剂用量对其吸油量也有类似的影响，而吸油速率随着交联程度的增加而变慢。FTIR-ATR测试结果表明，与PBMA相比，加入HEMA后，氢键作用显著增强，而在进一步加入化学交联剂时，出现了苯环的骨架振动吸收峰，说明形成了半互穿网络结构。与夹层型吸油材料相比，吸油纤维吸附有机液体达到平衡状态所需时间更短，这是因为吸油纤维具有更大的比表面积，因此纤维可片j于快速处理有机液体的泄露。另外，通过Flory-Rehner等相关理论的计算，半互穿网络聚合物体系的溶度参数约为17(J/cm3)1/2，聚合物-丁酮相互作用参数为0.47，聚合物-四氢呋喃相互作用参数为0.474，故交联聚合物和此类溶剂可产生较好的溶剂化作用。
　　 利用FTIR-ATR、SEM、WXRD及单纤维强力仪对聚合物体系的大分子结构作了表征，用TG、DSC、DMA对其热稳定性、相容性、阻燃性能进行了分析，同时还利用紫外分光光度计(UV-2450)就吸油纤维对甲苯/水溶液中甲苯的吸附情况进行了测定，拟合曲线表明，吸油纤维对甲苯的吸附情况与Langmuir及Freundlich曲线具有较好的相关性。

目录

文摘

英文文摘

学位论文的主要创新点

第一章 前言

1.1 吸油材料概述

1.1.1 传统吸油材料

1.1.2 吸油树脂研究现状

1.1.3 吸油树脂和吸油纤维的应用

1.2 互穿/半互穿网络聚合物

1.2.1 互穿/半互穿网络聚合物结构

1.2.2 互穿/半互穿网络聚合物制备方法

1.2.3 互穿/半互穿网络聚合物主要应用

1.3 本课题提出目的和意义

1.4 本课题主要研究内容

第二章 理论基础

2.1 吸油聚合物结构特征

2.2 聚合反应机理

2.2.1 链引发

2.2.2 链增长

2.2.3 链终止

2.2.4 链转移

2.3 聚合体系组分选择

2.4 吸附作用原理

2.4.1 聚合物吸附模型与吸附作用

2.4.2 溶剂化能力与体积位阻效应

2.5 吸附动力学

2.6 吸附热力学及溶胀理论

2.7 吸附等温线

第三章 夹层型聚甲基丙烯酸酯系复合吸油材料研究

3.1 实验部分

3.1.1 原料和试剂

3.1.2 实验设备与装置

3.1.3 试剂的精制与准备

3.1.4 实验方法及流程

3.2 不含化学交联剂的夹层型复合吸油材料

3.2.1 性能测试与表征

3.2.2 结果与讨论

3.3 含化学交联剂的夹层型复合吸油材料

3.3.1 性能测试与表征

3.3.2 结果与讨论

3.4 本章小结

第四章 物理-化学半互穿网络吸油纤维结构及性能研究

4.1 实验部分

4.1.1 原料和试剂

4.1.2 实验设备与装置

4.1.3 试剂的精制与准备

4.1.4 实验方法及流程

4.2 吸油纤维的测试与表征

4.2.1 纺丝液粘度

4.2.2 流变性能

4.2.3 力学性能

4.2.4 吸油量与直径变化率

4.2.5 吸油纤维的结晶行为

4.2.6 热失重行为

4.2.7 溶胀吸附行为

4.2.8 吸附率

4.3 结果与讨论

4.3.1 纺丝液粘度分析

4.3.2 聚合物溶液的流变学行为

4.3.3 纤维力学性能

4.3.4 吸附扩散行为

4.3.5 吸油纤维溶胀动力学

4.3.6 吸油量与直径变化

4.3.7 吸油纤维的结晶行为

4.3.8 热失重分析

4.3.9 吸附行为与吸附等温过程

4.3.10 吸附率分析

4.4 本章小结

第五章 全文结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢