聚丙烯酸-丙烯酰胺-有機蒙脫土高吸水性納米復(fù)合材料的制備與性能研究.pdf

1、蒙脫土(MMT)因資源豐富、價格低廉而成為最具有工業(yè)化前景的無機納米材料之一,目前已廣泛用于橡膠、涂料、紡織、建材等各領(lǐng)域。本論文直接選用了200目的工業(yè)級鈉基蒙脫土(Na+-MMT)為原料,分別以季銨鹽N,N'-二甲基,N-戊基甲基丙烯酰氧乙基溴化銨(DMAEA-PB)、N,N'-二甲基,N-十二烷基甲基丙烯酰氧乙基溴化銨(DMAEA-DB)和十六烷基三甲基溴化銨(HTAB)作為插層劑,通過陽離子交換反應(yīng),對蒙脫土進(jìn)行了有機化改性。以

2、DMAEA-DB為例,研究了蒙脫土的有機化改性的最佳條件,結(jié)果表明:當(dāng)插層劑用量在25％左右,溫度為70℃,反應(yīng)時間為1h時,制備的有機蒙脫土層間距較大,由改性前的1.28nm增加到改性后的2.35nm。在該條件下,還制備了另外兩種有機蒙脫土:DMAEA-PB-MMT、HTAB-MMT,改性后,蒙脫土層問距分別達(dá)到1.43nm和2.85nm。其中DMAEA-DB-MMT和HTAB-MMT有機化改性效果較好,可用于高吸水材料的制備。

3、>　　 分別以DMAEA-DB-MMT和HTAB-MMT兩種有機蒙脫土為原料,以N,N'-亞甲基雙丙烯酰胺(NMBA)為交聯(lián)劑,以過硫酸鉀(KPS)為引發(fā)劑,將其與丙烯酸(AA)、丙烯酰胺(AM)共聚,通過反相懸浮聚合法合成出聚丙烯酸-丙烯酰胺/有機蒙脫土[P(AA-AM/DMAEA-DB-MMT)]和[P(AA-AM/HTAB-MMT)]兩種高吸水性樹脂。用X射線衍射實驗(XRD)、傅立葉紅外法(FTIR)和熱重分析法(TGA)對復(fù)

4、合材料進(jìn)行了表征。結(jié)果表明,蒙脫土片層在聚合后發(fā)生剝離,以納米級尺寸分散在聚合物基體中。
　　 本文考察了有機蒙脫土用量、交聯(lián)劑用量、引發(fā)劑用量、AA用量、AA中和度、分散劑用量等因素對吸水材料吸液率的影響,結(jié)果表明,在其他條件相同的情況下,當(dāng)DB-MMI、HTAB-MMT用量分別為10％和6％時,兩種樹脂的吸水吸鹽率較高,最大吸水率分別為100mL/g和875mL/g,吸0.9％的NaCl溶液倍率分別是87.5g/g和70g/

5、g。
　　 研究對比了兩種高吸水性樹脂的溶脹性能,結(jié)果表明,兩種樹脂的吸液率受外界電解質(zhì)溶液的種類和濃度影響較大。樹脂的吸液率隨著外界電解質(zhì)溶液離子強度的增大而減小。樹脂對外部溶液pH較為敏感,在強酸性環(huán)境中吸液率較低,在弱酸性、中性和堿性環(huán)境中吸液率較高,其中當(dāng)pH=7時,樹脂的吸水倍率最高。在相同條件下,P(AA-AM/DMAEA-DB-MMT)比P(AA-AM/HTAB-MMT)的吸液率高,但吸水速率和保水率要略低。交聯(lián)劑