高吸水性樹(shù)脂

1、專業(yè)技能綜合實(shí)訓(xùn)報(bào)告學(xué)院：化學(xué)與材料工程學(xué)院班級(jí)：材料高分子091班 20112012學(xué)年第二學(xué)期學(xué)號(hào)150409113姓名 高飛指導(dǎo)教師朱亞輝實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目名稱高吸水性樹(shù)脂一一聚丙烯酸鈉的合成與性能分析地點(diǎn)敬行樓高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)室時(shí)間實(shí)訓(xùn)目的與要求：1、了解高吸水性樹(shù)脂的基本功能及其用途。2、了解合成聚合物類高吸水性樹(shù)脂制備的基本方法。3、探討高吸水性樹(shù)脂吸水倍率。實(shí)訓(xùn)方案設(shè)計(jì)及原理：高吸水樹(shù)脂的吸水原理：高吸水樹(shù)脂一般為含有親水基團(tuán)和交聯(lián)結(jié)構(gòu)的高分子電解 質(zhì)。吸水前，高分子鏈相互靠攏纏在一起，彼此交聯(lián)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到整體上 的緊固。與水接觸時(shí)，因?yàn)槲畼?shù)脂上含有多個(gè)親水基團(tuán)，故首先進(jìn)行水潤(rùn)濕，

2、然 后水分子通過(guò)毛細(xì)作用及擴(kuò)散作用滲透到樹(shù)脂中，鏈上的電離基團(tuán)在水中電離。由 于鏈上同離子之間的靜電斥力而使高分子鏈伸展溶脹。由于電中性要求，反離子不 能遷移到樹(shù)脂外部，樹(shù)脂內(nèi)外部溶液間的離子濃度差形成反滲透壓。水在反滲透壓 的作用下進(jìn)一步進(jìn)入樹(shù)脂中，形成水凝膠。同時(shí)，樹(shù)脂本身的交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)及氫鍵 作用，又限制了凝膠的無(wú)限膨脹。高吸水樹(shù)脂的吸水性受多種因素制約，歸納起來(lái)主要有結(jié)構(gòu)因素、形態(tài)因素和外界 因素三個(gè)方面。結(jié)構(gòu)因素包括親水基的性質(zhì)、數(shù)量、交聯(lián)劑種類和交聯(lián)密度，樹(shù)脂 分子主鏈的性質(zhì)等，樹(shù)脂的結(jié)構(gòu)與生產(chǎn)原料、制備方法有關(guān)。交聯(lián)劑的影響：交聯(lián) 劑用量越大，樹(shù)脂交聯(lián)密度越大，樹(shù)脂不能充分地吸水

3、膨脹；交聯(lián)劑用量太低時(shí)， 樹(shù)脂交聯(lián)不完全，部分樹(shù)脂溶解于水中而使吸水率下降。吸水力與水解度的關(guān)系： 當(dāng)水解度在6085%時(shí)，吸收量較大；水解度大于時(shí)，吸收量下降，其原因是隨著 水解度的增加，盡管親水的羧酸基增多，但交聯(lián)劑也發(fā)生了部分水解，使交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)被破壞。形態(tài)因素主要指高吸水性樹(shù)脂的主品形態(tài)。增大樹(shù)脂主品的表面，有利于 在較短時(shí)間內(nèi)吸收較多的水，達(dá)到較高吸水率，因而將樹(shù)脂制成多孔狀或鱗片可保 證其吸水性。外界因素主要指吸收時(shí)間和吸收液的性質(zhì)。隨著吸收時(shí)間的延長(zhǎng)，水分由表面向樹(shù) 脂產(chǎn)品內(nèi)部擴(kuò)散，直至達(dá)到飽和。高吸水樹(shù)脂多為高分子電解質(zhì)。其吸水性受吸收 液性質(zhì)，特別是離子種類和濃度的制約。在純水中

4、吸收能力最高；鹽類物質(zhì)的存 在，會(huì)產(chǎn)生同離子效應(yīng)，從而顯著影響樹(shù)脂的吸收能力；遇到酸性或堿性物質(zhì)，吸 水能力也會(huì)降低。電解質(zhì)濃度增大，樹(shù)脂的吸收能力下降。對(duì)于二鹽離子如，除鹽 效應(yīng)外，還可能在樹(shù)脂的大分子之間羧基上產(chǎn)生交聯(lián)，阻礙樹(shù)脂凝膠的溶脹作用， 從而影響吸水能力，因而二價(jià)金屬離子對(duì)樹(shù)脂吸水性的降低將更為顯著。本實(shí)驗(yàn)以丙烯酸為聚合單體，N,N-亞甲基雙丙烯酰胺為交聯(lián)劑、過(guò)硫酸鉀為引發(fā)劑 聚合。實(shí)訓(xùn)器材藥品：（用量）丙烯酸（AA）、N,N-亞甲基雙丙烯酰胺（NMBA）、過(guò)硫酸鉀（K2S2O8）、試驗(yàn)用純 凈水，NaOH溶液、丙烯酰胺（AM）。儀器：（使用條件）容量瓶：250mL、500mL、1

5、000mL ；移液管：1mL、5mL、10mL；量筒：5mL、 20mL ；燒杯：100mL、250mL、500ml ；表面皿、玻璃棒、天平（或電子天平）、烘箱 實(shí)訓(xùn)過(guò)程：（包括主要步驟、實(shí)驗(yàn)分析等，可用流程、框圖表示）（一）、流程圖：（二）、實(shí)驗(yàn)步驟1、取20g丙烯酸于100ml燒杯中，逐漸加入40% NaOH溶液,使其中和度為60% 80%；2、加入0.24g交聯(lián)劑N, N-二甲基雙丙烯酸胺，0.03 g的過(guò)硫酸鉀引發(fā)劑，不斷 攪拌直至溶解完全；3、置于三頸燒瓶中，控制溫度65C進(jìn)行反應(yīng)，1h后停止攪拌；4、將溶液倒入大面積的玻璃培養(yǎng)皿中，然后將其放入溫度為80C烘箱中進(jìn)行干 燥，待烘烤至成型并且不再粘手時(shí)取出，用剪刀將產(chǎn)品剪成小塊，并將剪好的小塊 放在表面皿上繼續(xù)放入烘箱烘烤約為35h，直至產(chǎn)品完全干燥。5、將烘干后的產(chǎn)品稱取一定量放入500ml燒杯中進(jìn)行吸水倍率及彈性的測(cè)定。關(guān)鍵技術(shù)分析：（注意事項(xiàng)）1、加NaOH溶液中和時(shí)，需慢慢加入，并快速攪拌。2、聚合反應(yīng)控制在65度左右，不能太高，以防暴聚。3、樹(shù)脂需剪成盡量小塊，使其充分烘干，從而不影響吸水倍率的測(cè)定。數(shù)據(jù)處理：實(shí)訓(xùn)現(xiàn)