天然高分子系高吸水樹脂及其改性水性聚氨酯的制備與性能研究.pdf

1、高吸水樹脂(SAR),通常又被稱作超強(qiáng)吸水劑,是一種能瞬間吸收自身體積數(shù)倍乃至數(shù)百倍的水的新型功能高分子材料。其吸水保水機(jī)理簡單地說就是具有三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的高分子材料達(dá)到溶脹平衡的過程。以高吸水樹脂為主的傳統(tǒng)吸水保水材料具有吸收速率快,保水能力強(qiáng),熱穩(wěn)定性高,一定條件下能回收重復(fù)使用等諸多特性。由于近年來人們環(huán)境保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng),高吸水樹脂被主要應(yīng)用于農(nóng)林園藝、沙漠改造、石油開采、建筑材料等行業(yè),與此同時(shí)其在醫(yī)藥、個(gè)人衛(wèi)生產(chǎn)品等方面的應(yīng)用也

2、得到長足的發(fā)展。但高吸水樹脂仍存在生產(chǎn)工藝復(fù)雜、成本較高、機(jī)械性能較差的缺點(diǎn),這在一定程度上制約了其發(fā)展。
　　水性聚氨酯(WPU)水替代有機(jī)溶劑,不僅保存了聚氨酯基材強(qiáng)度高、耐酸堿性好等一系列優(yōu)秀性能,還兼具了無毒、環(huán)保、不可燃及節(jié)能等優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于涂料、膠黏劑、紡織助劑、皮革加工助劑、醫(yī)用材料等領(lǐng)域。但水性聚氨酯中含有大量的親水基團(tuán),導(dǎo)致其原始制品耐水性差、固含量低、干燥速度慢、粘附力低。為了提高其綜合性能,進(jìn)一步擴(kuò)大其使

3、用范圍,必須對水性聚氨酯進(jìn)行改性。
　　綜上所述,將SAR與WPU有機(jī)的結(jié)合,可以達(dá)到兼顧二者優(yōu)良性能的目的,有望得到綜合性能良好的吸水性聚氨酯產(chǎn)物。
　　本論文主要的研究對象是:天然高分子系SAR以及以其作為功能材料的改性WPU的合成工藝,SAR的吸液性能和WPU的各項(xiàng)性能。
　　文中首先采用微波輻照引發(fā)法制備了兩種三元共聚體系的SAR。對SAR最佳單體配比的研究結(jié)果如下:SA(SAR)的最佳配比為:mAA/mST=

4、6,SA含量占總單體量的5％,AA中和度為70%;XG(SAR)的最佳配比為:mAA/mAM=5,XG含量為總單體質(zhì)量的3%,AA中和度為70%。吸液能力測試發(fā)現(xiàn),兩種SAR產(chǎn)物的吸液能力都隨著測試液離子濃度的增加而下降,但總體吸鹽水能力仍較好。
　　采用共混法制備了SA與XG兩種復(fù)合膠膜。對SA復(fù)合膠膜的機(jī)械性能測試表明:SA復(fù)合膠膜的拉伸強(qiáng)度隨R值(-NCO/-OH摩爾比)的增大或ωWPU的增大而增大;其斷裂伸長率隨R值的增大

5、或ωWPU的增大而減小。拉伸強(qiáng)度的最大值為9.40MPa,出現(xiàn)在R=1.25,ωWPU=90%試樣中;斷裂伸長率的最大值為437.3%,出現(xiàn)在R=0.95,ωWPU=10%試樣中。SA復(fù)合膠膜試樣的吸水性能測試表明,SA復(fù)合膠膜的吸水倍率隨R值增大或ωWPU增大而減小。R=0.95,ωWPU=10%,吸水時(shí)間為5.5h時(shí)SA復(fù)合膠膜吸水倍率達(dá)到最大值180.58%。
　　XG復(fù)合膠膜的機(jī)械性能測試顯示:XG復(fù)合膠膜屬于硬而脆的材料

6、,其拉伸強(qiáng)度隨R值的增大而增大,隨ωWPU的增大而減小,其中最大值為9.82MPa,出現(xiàn)在R=1.25,ωWPU=10%時(shí);斷裂伸長率隨R值的增大而減小,隨ωWPU的增大而增大,當(dāng)R=0.95,ωWPU=90%時(shí),XG斷裂伸長率為最大值28.02%。吸水能力測試表明,R值增大,XG復(fù)合膠膜吸水倍率明顯下降;ωWPU增大,XG復(fù)合膠膜的吸水倍率也隨之下降。當(dāng) R=0.95,ωWPU=10%,吸水時(shí)間為52h時(shí),XG復(fù)合膠膜吸水倍率達(dá)到最大