聚焦單模微波輻射合成P(AA-AM)-有機(jī)蒙脫土高吸水性樹脂的研究.pdf

1、高吸水性樹脂(SAR)是一種具有三維交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的新型功能高分子材料，能通過水合作用迅速吸收自重幾十倍乃至上千倍的液態(tài)水而呈凝膠狀，且保水性好。高吸水性樹脂在過去幾十年里受到極大的關(guān)注并已被廣泛地應(yīng)用于衛(wèi)生用品、建筑材料、農(nóng)林園藝、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域。蒙脫土屬親水性層狀硅酸鹽粘土礦物材料，經(jīng)有機(jī)化改性后具有較大的比表面積，可較好地與有機(jī)單體進(jìn)行復(fù)合制備高吸水性樹脂。微波是頻率為300MHz-300GHz的高頻電磁波，在高聚物合成過程中，采用

2、單模微波加熱技術(shù)可以極大地提高化學(xué)反應(yīng)速度，并且使反應(yīng)更加精確，容易控制，有很好的反應(yīng)重現(xiàn)性，確保樣品在反應(yīng)過程的任何時(shí)刻所吸收的能量都是最優(yōu)化的。
　　 雖然微波輻射制備高聚物/無機(jī)礦物復(fù)合材料在高吸水性樹脂領(lǐng)域并非新穎，但在合成工藝上采用美國CEM公司研制的Discover聚焦單模微波精確有機(jī)合成系統(tǒng)，通過內(nèi)置系統(tǒng)軟件控制反應(yīng)條件，比以往的多模微波輻射法更能精確的控制反應(yīng)條件，以實(shí)現(xiàn)對(duì)有機(jī)蒙脫土(OMMT)和高性能吸水樹脂的

3、快速合成。目前利用聚焦單模微波輻射法制備高吸水性樹脂還極少有人研究，尚屬探索階段。
　　 本研究在聚焦單模微波輻射合成聚（丙烯酸-丙烯酰胺）高吸水性樹脂研究的基礎(chǔ)上，首先采用聚焦單模微波輻射法制備了有機(jī)蒙脫土，探討了有機(jī)改性劑用量、單模微波反應(yīng)時(shí)間、輻射功率、反應(yīng)溫度等對(duì)蒙脫土層間距的影響。表明在有機(jī)改性劑用量為蒙脫土質(zhì)量的50％，單模微波反應(yīng)溫度為70℃，反應(yīng)時(shí)間為2min，微波功率為150W的條件下，蒙脫土的層間距由1.23

4、nm增加到最大3.94nm。在此基礎(chǔ)上又對(duì)聚焦單模微波輻射下丙烯酸（AA）和丙烯酰胺(AM)復(fù)合蒙脫土的水溶液聚合反應(yīng)進(jìn)行了研究，合成了P(AA-AM)/有機(jī)蒙脫土高吸水性樹脂，探討了丙烯酸中和度、單體配比、交聯(lián)劑用量、引發(fā)劑用量、單模微波功率、輻射時(shí)間和有機(jī)蒙脫土用量等對(duì)樹脂吸液倍率的影響。結(jié)果表明:在單模微波功率為150W，AA∶AM∶OMMT的質(zhì)量比為10.0∶2.5∶0.8，丙烯酸中和度為75％，引發(fā)劑用量和交聯(lián)劑用量分別為單體

5、質(zhì)量分?jǐn)?shù)的0.7％和0.02％的條件下，單模微波輻射60s時(shí)合成的高吸水性樹脂吸水倍率達(dá)1520g·g-1，在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.9％的食鹽水中的吸液倍率達(dá)165g·g-1，且其具有較高的吸水速率（35min就可達(dá)到飽和吸液倍率的90％）和較好的保水性能（復(fù)合樹脂在60℃恒溫烘烤10h后的保水率尚為30％）。
　　 通過X-射線衍射(XRD)對(duì)產(chǎn)物結(jié)晶狀態(tài)進(jìn)行分析，證明了蒙脫土經(jīng)過有機(jī)改性劑改性后層間距明顯增大，與AA和AM共聚后形成