丙烯酸系高吸水性樹脂微球多孔結(jié)構(gòu)的形成-控制及成孔機理研究.pdf

1、高吸水性樹脂(SAR)是一類具有高吸水保水性能的高分子材料，已在醫(yī)用衛(wèi)生、農(nóng)林園藝等眾多領(lǐng)域扮演重要角色。理想的SAR應(yīng)具備高吸水能力、高吸水速率、良好的機械強度；多孔性SAR在吸水能力和吸水速率上具有很大優(yōu)勢，已受到廣泛關(guān)注。國內(nèi)對多孔性SAR的研究較少，且主要集中于制備方法上，特別集中于水溶液均相聚合上，對多孔性的形成機理沒有具體描述，對孔結(jié)構(gòu)的準確控制還有待深入研究。據(jù)此，本論文采用反相懸浮聚合法(ISP)制備丙烯酸系多孔性SAR

2、微球，探索微球多孔結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系，嘗試研究微球多孔結(jié)構(gòu)的形成和控制及其成孔機理。 (1)以過硫酸銨(APS)為引發(fā)劑、N，N’—亞甲基雙丙烯酰胺(NMBA)為交聯(lián)劑，以甲醇為后處理劑，采用ISP制備出AA—AANa—AM共聚物多孔性SAR微球，并用FT—IR、SEM、EDS進行結(jié)構(gòu)組成分析。分析結(jié)果表明，成功制備出多孔性SAR微球，當AM與AA比值為1/2、APS與NMBA用量同時達到單體(AA+AM)量的0.46wt％時，SA

3、R微球的成孔情況最佳；SAR微球的多孔結(jié)構(gòu)均為連通、開孔的結(jié)構(gòu)。研究認為，多孔結(jié)構(gòu)的形成需要：①微球內(nèi)部結(jié)構(gòu)上的差異，差異越大越有利于孔洞的形成；②外界的誘導(dǎo)作用，利用甲醇等沉淀劑誘發(fā)部分溶脹SAR微球體系相轉(zhuǎn)變，致使丙烯酸系SAR微球內(nèi)部區(qū)域非均化，誘導(dǎo)作用越強越有利于多孔結(jié)構(gòu)的形成；③微球結(jié)構(gòu)剛性的強弱：在一定范圍內(nèi)，交聯(lián)密度越小，微球網(wǎng)絡(luò)剛性越大，越有利于多孔結(jié)構(gòu)的形成。 (2)以PEG為成孔劑，制備丙烯酸系多孔性SAR微

4、球。PEG600作為成孔劑能促進微球多孔結(jié)構(gòu)的形成，當PEG600用量為單體(AA+AM)量的13.33wt％時，SAR微球的成孔情況最佳，為似蜂窩狀結(jié)構(gòu)；PEG6000作為成孔劑不利于微球多孔結(jié)構(gòu)的形成。研究認為，成孔劑法制備多孔結(jié)構(gòu)需要：①合適的成孔劑，成孔劑越容易脫除，成孔越好：②合適的脫除劑，SAR微球中成孔劑脫除越完全，成孔越好；③合適的網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定劑，成孔劑脫除后所留下的孔洞被固定的越好，成孔越好。甲醇具有穩(wěn)定丙烯酸系SAR微球

5、網(wǎng)絡(luò)以及脫除成孔劑的作用，甲醇的使用有利于多孔結(jié)構(gòu)的形成與穩(wěn)定；同時網(wǎng)絡(luò)交聯(lián)度的提高，剛性增大，也有利于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。 本論文所制備的多孔性SAR微球毛細管效應(yīng)顯著、微球浸潤速率快，吸收100g/g去離子水所需時間在9s以內(nèi)，比非孔性SAR微球的吸水速率提高近一個數(shù)量級；同時多孔性SAR微球“疏松”程度提高，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)得到更好的“梳理”，網(wǎng)絡(luò)更易舒展，提高了微球內(nèi)可容納自由溶液的體積，具有更高的吸液倍率?？讛?shù)越多，吸液性能提高的