改性聚天冬氨酸-聚丙烯酸-凹凸棒土復(fù)合吸水性樹(shù)脂的制備及性能研究.pdf

1、聚天冬氨酸（Polyaspartic acid，PAsp）吸水性樹(shù)脂是一種分子鏈上含有—COO—、—NH2等強(qiáng)親水性官能團(tuán)，在水中溶脹但不溶解，且具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的新型可降解高分子材料。但由于其結(jié)構(gòu)單一、耐鹽性差、生產(chǎn)成本較高等缺點(diǎn)，極大地限制了在多種領(lǐng)域的應(yīng)用。因此，本文將 L-天冬氨酸（L-Asp）單體通過(guò)熱縮聚法制備了聚琥珀酰亞胺（polysuccinimide，PSI），并以接枝γ-氨丙基三乙氧基硅烷（KH550）的聚琥珀酰亞胺

2、（KPSI）、丙烯酸（AAc）、丙烯酰胺（AM）和改性凹凸棒土（MATP）為原料，過(guò)硫酸鉀（KPS）為引發(fā)劑，N,N’-亞甲基雙丙烯酰胺（MBA）為交聯(lián)劑，在水溶液中通過(guò)一步法分別制得改性聚天冬氨酸/聚（丙烯酸-丙烯酰胺）互穿網(wǎng)絡(luò)吸水性樹(shù)脂（KPAsp/P(AAc-AM)IPNAP）和改性聚天冬氨酸/聚丙烯酸/凹凸棒土復(fù)合吸水性樹(shù)脂（KPAsp/PAAc/MATP Composite Absorbent Resin）。探討了多種合成因素

3、對(duì)樹(shù)脂吸液性能的影響，優(yōu)化了合成條件，并對(duì)樹(shù)脂的組成、形態(tài)結(jié)構(gòu)、吸液性能、敏感性進(jìn)行了研究。
　　首先制備了改性聚天冬氨酸/聚（丙烯酸-丙烯酰胺）互穿網(wǎng)絡(luò)吸水性樹(shù)脂（KPAsp/P(AAc-AM)IPNAP），探討了合成參數(shù)對(duì)互穿網(wǎng)絡(luò)吸水性樹(shù)脂吸液倍率的影響。研究結(jié)果表明，當(dāng) KPSI與 AAc-AM質(zhì)量比為1：2、m(AM)/m(AAc-AM)=0.2、引發(fā)劑用量為0.9wt％、交聯(lián)劑用量0.1wt%、KH550用量為2mol%

4、（基于PSI）和丙烯酸中和度為75%時(shí)，互穿網(wǎng)絡(luò)吸水性樹(shù)脂在蒸餾水和0.9%NaCl溶液中的溶脹倍率達(dá)到了最大，分別為713.5 g/g和145.4 g/g，是聚天冬氨酸（KPAsp）的3.92和2.27倍，樹(shù)脂的耐鹽性能得到了明顯的提高。研究了吸水性樹(shù)脂在不同溶液介質(zhì)中的吸液行為，結(jié)果表明IPNAP對(duì)pH、溫度、鹽都表現(xiàn)出顯著的敏感性。紅外光譜（FT-IR）、掃描電鏡（SEM）、熱失重分析（TGA）結(jié)果表明制得的 IPNAP是由 KP

5、Asp和 P(AAc-AM)相互貫穿而成，第二網(wǎng)絡(luò)的引入明顯改善了樹(shù)脂的孔道結(jié)構(gòu)，且IPNAP比KPAsp具有更好的熱穩(wěn)定性。
　　雖然可以通過(guò)形成二元、三元聚合物或互穿網(wǎng)絡(luò)的形式改善聚天冬氨酸吸水性樹(shù)脂的性能，但是生產(chǎn)成本依然較高。因此，通過(guò)將廉價(jià)的無(wú)機(jī)物尤其是粘土添加到體系中，合成有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合吸水性樹(shù)脂是一種降低生產(chǎn)成本的有效方法，同時(shí)可以制得具有良好吸液性能和耐鹽性能的聚合物。
　　為此，本文先用濃鹽酸對(duì)凹凸棒土進(jìn)行

6、酸改性，以接枝KH550的聚琥珀酰亞胺（KPSI）、丙烯酸（AAc）和改性凹凸棒土（MATP）為原料，在水體系中一步合成了改性聚天冬氨酸/聚丙烯酸/凹凸棒土復(fù)合吸水性樹(shù)脂（KPAsp/PAAc/MATP Composite Absorbent Resin）。利用FT-IR、SEM、X射線衍射（XRD）和TGA進(jìn)行表征，探討了各種因素對(duì)復(fù)合吸水性樹(shù)脂的吸液性能的影響和對(duì)介質(zhì)環(huán)境的敏感性，并對(duì)樹(shù)脂的吸液動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了分析。結(jié)果表明：聚丙烯酸（