丙烯酸-丙烯酰胺共聚纖維及其吸水性能研究.pdf

1、本文在較全面分析高吸水纖維特征及吸水機(jī)理、類型及制備方法、應(yīng)用及發(fā)展趨勢的基礎(chǔ)上，以含親水性基團(tuán)的丙烯酸、丙烯酰胺為單體，含活性反應(yīng)基團(tuán)的不飽和單體為潛交聯(lián)劑合成線性成纖聚合物，并采用先紡絲成形而后交聯(lián)的方法，制備出具有較高吸水保水性能的丙烯酸-丙烯酰胺共聚物纖維。研究了潛交聯(lián)劑種類、潛交聯(lián)劑用量、交聯(lián)溫度及交聯(lián)時(shí)間等因素對交聯(lián)后丙烯酸-丙烯酰胺共聚物吸水性能的影響，結(jié)果表明，以含有活性羥基且具有不飽和雙鍵的丙烯酸-2-羥丙酯為潛交聯(lián)劑

2、，其用量為單體質(zhì)量1wt％，在140℃下交聯(lián)30min所得丙烯酸-丙烯酰胺共聚物交聯(lián)結(jié)構(gòu)較為完善，飽和吸水率可達(dá)400g/g，飽和吸鹽水率可達(dá)60g/g。以過硫酸鉀(KPS)為引發(fā)劑、丙烯酸-2-羥丙酯(HQ)為潛交聯(lián)劑、經(jīng)球磨處理的酸活化海泡石為填料，采用水溶液聚合填充法制備海泡石填充丙烯酸-丙烯酰胺共聚物(PAAMx)，并經(jīng)后交聯(lián)處理賦予其交聯(lián)結(jié)構(gòu)。研究了KPS用量、AA中和度及海泡石用量對聚合反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的影響，并討論了海泡石用量、

3、交聯(lián)溫度和交聯(lián)時(shí)間對CPAAMx吸水性能的影響。結(jié)果表明，本研究范圍內(nèi)的最佳聚合條件是：KPS用量為0.5wt％，AA中和度為60％，海泡石用量為5wt％；最佳交聯(lián)條件為：交聯(lián)溫度為140℃，交聯(lián)時(shí)間為30min。 對丙烯酸-丙烯酰胺共聚物(PAAM)水溶液的流變行為進(jìn)行擬合分析發(fā)現(xiàn)，PAAM水溶液的流變行為符合符合Ostwald-deWale冪律方程，粘均分子量和測試溫度均對PAAM水溶液的流變行為有較大影響。隨PAAM粘均分

4、子量增大，溶液的表觀粘度增大，非牛頓流動(dòng)性突出；隨測試溫度升高，溶液的表觀粘度降低，非牛頓流動(dòng)性突出。 對海泡石改性PAAM懸濁液(PAAMx懸濁液)的流變行為進(jìn)行擬合分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)海泡石用量較小時(shí)，PAAMx懸濁液的流變行為符合Ostwald-deWale冪律方程；當(dāng)海泡石用量較大時(shí)，PAAMx懸濁液的流變行為符合Hersche-Bulkley流動(dòng)模型。海泡石用量和PAAMx懸濁液的濃度對懸濁液的流變行為均有一定影響。隨海泡石用

5、量增大，PAAMx懸濁液的表觀粘度下降，其非牛頓流動(dòng)性更為顯著；隨PAAMx懸濁液的濃度增大，其表觀粘度增大，非牛頓性也明顯增大。 以KPS為引發(fā)劑、HQ為潛交聯(lián)劑、經(jīng)球磨處理的酸活化海泡石為填料，采用水溶液聚合填充法制備PAAMx懸濁液，以丙酮為凝固劑，經(jīng)濕法紡絲成形制備交聯(lián)PAAMx纖維(CPAAMx纖維)。研究了海泡石對纖維形貌、化學(xué)結(jié)構(gòu)、動(dòng)態(tài)力學(xué)性能、熱穩(wěn)定性以及纖維吸水動(dòng)力學(xué)的影響，結(jié)果表明，CPAAM纖維經(jīng)海泡石填充

6、改性后，其結(jié)構(gòu)疏松，存在分布較均勻的微孔結(jié)構(gòu)，熱穩(wěn)定性、斷裂強(qiáng)度和吸水性能均得到提高，同時(shí)化學(xué)交聯(lián)結(jié)構(gòu)的缺陷得到補(bǔ)償，凝膠分率增大。 以KPS為引發(fā)劑、N'-羥甲基丙烯酰胺(HO)為潛交聯(lián)劑、聚乙烯醇(PVA)為共混聚合物，采用水溶液聚合法制備PVA-PAAM共混物，以丙酮為凝固劑，經(jīng)濕法紡絲成形制備具備交聯(lián)結(jié)構(gòu)的PVA-CPAAM共混纖維；以PVA與PAAM直接共混制備PVA-PAAM*共混纖維。研究了PVA對纖維形貌、化學(xué)結(jié)

7、構(gòu)、動(dòng)態(tài)力學(xué)性能、熱穩(wěn)定性以及纖維的吸水動(dòng)力學(xué)的影響，結(jié)果表明，所得纖維結(jié)構(gòu)致密，PVA均勻分散在PAAM基體中，相疇尺寸約0.6μm～2.5μm；共混后兩者的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)均發(fā)生變化，從而影響了其大分子的鏈段運(yùn)動(dòng)；熱交聯(lián)處理使大分子鏈間形成穩(wěn)定的化學(xué)交聯(lián)結(jié)構(gòu)，纖維的飽和吸水率隨交聯(lián)溫度升高、交聯(lián)時(shí)間延長呈明顯下降趨勢；纖維的保水率均超過70％，達(dá)到使用要求；各項(xiàng)力學(xué)性能指標(biāo)能夠滿足非織造布的加工要求。 使用脂肪醇采用物理方法對丙烯