聚丙烯酰胺系高吸水性树脂研究
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摘要
以丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)或马来酸酐(MA)为单体，分别用过硫酸钾(PPS)和N,N’-亚甲基双丙烯酰胺(NMBA)做引发剂和交联剂，在水溶液中合成了两种二元共聚型吸水性树脂：丙烯酰胺／2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(PAMA)和丙烯酰胺／马来酸酐(PAMM)。
在PAMA树脂的合成过程中，先确定了反应的升温方式及时间，再用正交实验法与单因素考察，获得了PAMA树脂的最佳反应条件：单体配比n(AMPS):n(AM)=1:1，单体质量分数[M]=20％，交联剂质量分数[C]=0.01％，引发剂质量分数[I]=0.02％，中和度N为65％，反应温度60℃(4h)→80℃(3h)，反应时间7h。在此条件下合成的树脂于室温下的吸蒸馏水倍率和吸生理盐水倍率分别达到2215g／g及119g／g。
研究讨论了PAMA树脂在不同的一价、二价、三价盐溶液以及不同pH值溶液中的吸液倍率，并对其规律进行了分析。
测定了其在人工尿、人工血、不同水温、不同有机溶剂中的吸液倍率。
对PAMA树脂在水／有机物混合溶液中的吸液行为进行了研究，并给予了初步解释。
此外，还对PAMA树脂在蒸馏水和生理盐水中的吸液速率及恒温保水性能、高温砂土保水性能进行了测定。
在PAMM树脂的合成过程中，先确定了反应的升温方式及时间，再用正交实验法及单因素考察，获得了PAMM树脂的较佳反应条件：单体配比n(AM):n(MA)=5:1，单体质量分数[M]=25％，交联剂质量分数[C]=0.02％，引发剂质量分数[I]=0.4％，中和度N为130％，反应温度30℃(4h)→60℃(4h)→80℃(3h)，反应时间11h。
刘洋:聚丙烯酞胺系高吸水性树脂研究
在此条件下合成的树脂于室温下的吸蒸馏水倍率和吸生理盐水倍
率分别达到31939/9及2139/g。
测定了PAMM树脂在蒸馏水及生理盐水中的吸液速率。
Using acrylamide(AM), 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid(AMPS), maleic anhydride (MA) as monomers, potassium persulfate (PPS) and N,N'-methylene-bis-acrylmide(NMBA) as initiator and crosslinker respectively, the PAMA(i.e. poly(acrylamide-co-2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid) and PAMM(i.e, poly(acrylamide-co-maleic anhydride) were prepared in aqueous solution.
During the experiment of preparing PAMA, after the method of temperature-rising had been decided, the optimum polymerization condition was obtained by combining orthogonal design and single-factor-study: n(AMPS):n(AM)=l:l, the mass percent of total monomers [M]=20%, of initiator [I]=0.02%, of crosslinker [C]=0.01%, and the degree of neutralization of AMPS N=65%, reaction temperature 60℃(4h)→80℃(3h), reaction time 7h. The absorbencies of the PAMA, which are synthesized under the above conditions, in distilled water and in 0.9wt%NaCl aqueous solution are up to 2215g/g and 119g/g, respectively.
The effects of various salt solutions and the pH values of solutions on the swelling properties were studied systematically, and the swelling behaviors of the PAMA in these salt solutions were explained.
The absorbencies of the PAMA in artificial urine, in artificial blood, in water at different temperature, and in different organic solvents were measured.
The swelling behaviors of the PAMA in the mixtures of some water/organic solvent were also investigated, and were explained.
In addition, the swelling rates of the PAMA in distilled water and in 0.9wt%NaCl aqueous solution, the water retention of water-saturated gel at constant temperature, and the water retention in sand at high temperature were also measured.
During the experiment of preparing PAMM, after deciding the method of the temperature-rising, the relatively optimum polymerization conditions was obtained by combining orthogonal design and single-factor-study: n(AM):n(MA)=5:l, the mass percent of total monomers [M]=25%, of initiator [I]=0.4%, of crosslinker [C]=0.02%, and the degree of neutralization of MA N=130%, reaction temperature 30℃(4h)→60℃(4h)→80℃(3h), reaction time 11 h. The absorbencies of the PAMM, which are synthesized under the above conditions, in distilled water and in 0.9wt%NaCl aqueous solution are up to 3193g/g and 213g/g, respectively.
The swelling rates of the PAMM in distilled water and in 0.9wt%NaCl aqueous solution were measured.
在PAMA树脂的合成过程中，先确定了反应的升温方式及时间，再用正交实验法与单因素考察，获得了PAMA树脂的最佳反应条件：单体配比n(AMPS):n(AM)=1:1，单体质量分数[M]=20％，交联剂质量分数[C]=0.01％，引发剂质量分数[I]=0.02％，中和度N为65％，反应温度60℃(4h)→80℃(3h)，反应时间7h。在此条件下合成的树脂于室温下的吸蒸馏水倍率和吸生理盐水倍率分别达到2215g／g及119g／g。
研究讨论了PAMA树脂在不同的一价、二价、三价盐溶液以及不同pH值溶液中的吸液倍率，并对其规律进行了分析。
测定了其在人工尿、人工血、不同水温、不同有机溶剂中的吸液倍率。
对PAMA树脂在水／有机物混合溶液中的吸液行为进行了研究，并给予了初步解释。
此外，还对PAMA树脂在蒸馏水和生理盐水中的吸液速率及恒温保水性能、高温砂土保水性能进行了测定。
在PAMM树脂的合成过程中，先确定了反应的升温方式及时间，再用正交实验法及单因素考察，获得了PAMM树脂的较佳反应条件：单体配比n(AM):n(MA)=5:1，单体质量分数[M]=25％，交联剂质量分数[C]=0.02％，引发剂质量分数[I]=0.4％，中和度N为130％，反应温度30℃(4h)→60℃(4h)→80℃(3h)，反应时间11h。
刘洋:聚丙烯酞胺系高吸水性树脂研究
在此条件下合成的树脂于室温下的吸蒸馏水倍率和吸生理盐水倍
率分别达到31939/9及2139/g。
测定了PAMM树脂在蒸馏水及生理盐水中的吸液速率。
Using acrylamide(AM), 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid(AMPS), maleic anhydride (MA) as monomers, potassium persulfate (PPS) and N,N'-methylene-bis-acrylmide(NMBA) as initiator and crosslinker respectively, the PAMA(i.e. poly(acrylamide-co-2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid) and PAMM(i.e, poly(acrylamide-co-maleic anhydride) were prepared in aqueous solution.
During the experiment of preparing PAMA, after the method of temperature-rising had been decided, the optimum polymerization condition was obtained by combining orthogonal design and single-factor-study: n(AMPS):n(AM)=l:l, the mass percent of total monomers [M]=20%, of initiator [I]=0.02%, of crosslinker [C]=0.01%, and the degree of neutralization of AMPS N=65%, reaction temperature 60℃(4h)→80℃(3h), reaction time 7h. The absorbencies of the PAMA, which are synthesized under the above conditions, in distilled water and in 0.9wt%NaCl aqueous solution are up to 2215g/g and 119g/g, respectively.
The effects of various salt solutions and the pH values of solutions on the swelling properties were studied systematically, and the swelling behaviors of the PAMA in these salt solutions were explained.
The absorbencies of the PAMA in artificial urine, in artificial blood, in water at different temperature, and in different organic solvents were measured.
The swelling behaviors of the PAMA in the mixtures of some water/organic solvent were also investigated, and were explained.
In addition, the swelling rates of the PAMA in distilled water and in 0.9wt%NaCl aqueous solution, the water retention of water-saturated gel at constant temperature, and the water retention in sand at high temperature were also measured.
During the experiment of preparing PAMM, after deciding the method of the temperature-rising, the relatively optimum polymerization conditions was obtained by combining orthogonal design and single-factor-study: n(AM):n(MA)=5:l, the mass percent of total monomers [M]=25%, of initiator [I]=0.4%, of crosslinker [C]=0.02%, and the degree of neutralization of MA N=130%, reaction temperature 30℃(4h)→60℃(4h)→80℃(3h), reaction time 11 h. The absorbencies of the PAMM, which are synthesized under the above conditions, in distilled water and in 0.9wt%NaCl aqueous solution are up to 3193g/g and 213g/g, respectively.
The swelling rates of the PAMM in distilled water and in 0.9wt%NaCl aqueous solution were measured.
引文
[1] U. Dayal, S. K. Mehta, M. S. Choudhary, R. C. Jain, Synthesis of Acrylic Superabsorbents, J. Macromol. Sci., Rev. Macromol. Chem. Phys., C39(3)(1999), 507～525.
[2] 邹新禧，超强吸水剂，化学工业出版社(第二版)，北京，(2002)，473～475。
[3] R. Pó, Water-Absorbent Polymers: A Patent Survey, J Macromol Sci., Rev. Chem. Phys, C34(4)(1994), 607～662.
[4] F. L. Buchholz, A. T. Graham, Modern Superabsorbent Polymer Technology, John Wiley & Sons, Inc.(1st), 1998, 251～273.
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[6] 林润雄，王基伟，高吸水性树脂的合成与应用，高分子通报，(2)(2000)，85～93。
[7] 闫春绵，方少明，高吸水性树脂的研究及应用，精细石油化，工，(5)(1999)，29～33。
[8] 商淑瑞，瞿雄伟，高吸水性聚合物研究进展，塑料科技，(6)(2000)，36～39。
[9] 邹新禧，超强吸水剂，化学工业出版社(第二版)，北京，(2002)，2～9。
[10] 柳明珠，曹丽歆，丙烯酸与海藻酸钠共聚制备耐盐高吸水树脂，应用化学，19(5)(2002)，455～458。
[11] 邹新禧，超强吸水剂，化学工业出版社(第二版)，北京，(2002)，15～21。
[12] 陈雪萍，翁志学，黄志明，高吸水性树脂的结构与吸水机理，化工新型材料，30(3)(2002)，19～21。
[13] Kang Hongmei(康红梅), Xie Jianjun(谢建军). Study on Polymerization and Absorbency of Acrylic-Based Polymer in
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[21] 路建美，朱秀林，朱健，余俊，丙烯酸钠与丙烯酰胺微波辐射共聚，高分子材料科学与工程，14(2)(1998)，38～40。
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[24] 何培新，肖卫东，黄鹤，张巧莲，高吸水性三元共聚树脂的合成及性能研究，高分子材料科学与工程，15(6)(1999)，65～68。
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[34] 程振平，路建美，朱秀林，黄爱明，等离子体引发非离子型高吸水性树脂的合成及性能，精细化工，16(6)(1999)，49～52。
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[41] 姚康德，谢美萱，成国祥，彭涛，胡文华，智能材料，天津大学出版社(第一版)，天津，1996，1～2。
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