聚丙烯酸鈉類高吸水性樹脂的合成及其熱分解動力學(xué)的研究.pdf

1、超吸水性樹脂是一種具有松散結(jié)構(gòu)的低交聯(lián)的強親水性高分子化合物。它既不溶于水，也難溶于有機物，具有吸收自身重量幾百倍甚至幾千倍水的能力，且吸水速率高，保水性能好，即使加壓也難以把水分離出來，因此，超吸水性材料在輕工業(yè)、農(nóng)業(yè)、化工和醫(yī)療衛(wèi)生等部門有著廣范的前途。 目前對高吸水性樹脂的實驗研究報道多集中在產(chǎn)品的合成以及應(yīng)用領(lǐng)域，理論方面的研究不多見，特別是對于高吸水性樹脂的熱分解動力學(xué)的研究尚未見報道，使得理論研究落后于研發(fā)應(yīng)用。如果

2、沒有厚實的理論基礎(chǔ)，吸水樹脂的研制開發(fā)就會受到束縛，因此加強理論研究是十分迫切和必要的。 采用水溶液聚合法合成了聚丙烯酸鈉高吸水性樹脂，其吸水倍率70.g·g-1、吸0.9％NaCl溶液倍率為82 g·g-1，30 min內(nèi)吸水量達(dá)到飽和吸水量的75％以上，在80℃的烘箱中干燥，10個小時后的保水率還超過30％。探討了交聯(lián)劑、引發(fā)劑、單體濃度、中和度和聚合溫度對吸水倍率的影響，最佳的合成工藝為：單體濃度65％(重量比)，中和度8

3、0％(單體摩爾濃度比)，聚合溫度80℃，引發(fā)劑用量為單體重量的0.2％，交聯(lián)劑用量為單體重量的0.01％。 采用TG/DTA法研究了在不同升溫速率下的聚丙烯酸鈉的熱分解過程，發(fā)現(xiàn)其熱分解過程分為三個主要分解階段，分別為脫水，脫羧和主鏈的解聚。采用多重掃描速率法求得了聚丙烯酸鈉脫羧階段的活化能E為132.88 KJ·mol-1，指前因子為1g(A)=9.103，機理函數(shù)為相邊界反應(yīng)機理其積分形式和微分形式分別為G(α)=1-(1-

4、α)1/2，f(α)=2(1-α)1/2。 采用水溶液聚合法合成了高嶺土/聚丙烯酸鈉高吸水性樹脂，其吸水倍率為120.g·g-1、吸0.9％NaCl溶液倍率為10.g·g-1，在80℃的烘箱中干燥，10個小時后的保水率還超過40％。探討了高嶺土用量、交聯(lián)劑、引發(fā)劑、單體濃度、中和度和聚合溫度對吸水倍率的影響，最佳的合成工藝為：高嶺土用量為單體質(zhì)量的10％，單體濃度65％(重量比)，中和度80％(單體摩爾濃度比)，聚合溫度80℃，

5、引發(fā)劑用量為單體重量的0.3％，交聯(lián)劑用量為單體重量的0.015％。 采用TG/DSC聯(lián)用的方法研究了在不同升溫速率下的高嶺土/聚丙烯酸鈉的熱分解過程，發(fā)現(xiàn)其熱分解過程分為三個主要分解階段，分別為脫水，脫羧和主鏈的解聚。采用等轉(zhuǎn)化率法和多元非線性回歸相結(jié)合的方法求得了高嶺土/聚丙烯酸鈉脫羧階段的熱分解動力學(xué)，并求得了其動力學(xué)參數(shù)為：活化能E=336.52 KJ·mol-1，指前因子log(A)=22.15，熱分解機理模型函數(shù)為：