疏水单体和表面活性剂对高吸水性树脂溶胀性能的影响
文献类型：学位论文
| 作者 | 施小宁 |
| 学位类别 | 理学博士 |
| 答辩日期 | 2012-05-19 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 导师 | 王爱勤 |
| 关键词 | 高吸水性树脂 天然高分子 无机黏土 苯乙烯 胶束模板 Superabsorbent composite natural polymer inorganic clay styrene micelle templating |
| 学位专业 | 物理化学 |
| 中文摘要 | 近年来，随着人们绿色环保意识和资源意识的不断增强，可降解复合型高吸水性树脂的研究逐渐成为人们关注的热点。针对目前高吸水性树脂因网络缺陷存在的吸水倍率低和吸水速率慢等问题，本论文在天然高分子/无机黏土复合高吸水性树脂网络中，通过引入疏水单体和利用表面活性剂胶束模板致孔两种方法，对树脂网络进行改进，在结构表征的基础上，系统开展了吸水和溶胀性能的研究。同时还探索了具有中空管状结构木棉纤维在复合高吸水性树脂中的应用。其主要研究结果如下： 1. 水溶液聚合法合成了瓜尔胶-g-聚(丙烯酸钠-co-苯乙烯)/无机黏土（GG-g-P (NaA-co-St)/Clay）和海藻酸钠-g-聚(丙烯酸钠-co-苯乙烯)/凹凸棒黏土（NaAlg-g-P (NaA-co-St)/APT）系列复合高吸水性树脂。红外光谱和紫外-可见光谱分析表明，GG、NaAlg与NaA/St和无机黏土发生了接枝共聚反应。扫描电镜证实，适量St和无机黏土共同作用使复合树脂三维网络更加规整，网络孔隙率和表面粗糙度增加，有利于提高吸水倍率和吸水速率。考察了St和APT含量对复合高吸水性树脂吸水速率及在盐溶液、pH溶液、亲水有机溶剂/水混合溶液、表面活性剂溶液等中溶胀性能的影响。实验结果表明，在天然高分子复合高吸水性树脂网络中同时同时引入适量St和无机黏土，多基团之间性能互补，调节网络物理交联，改善网络结构，提高复合树脂综合溶胀性能。 2. 胶束模板是一种简单易行的合成多孔聚合物的方法。在GG、NaAlg与NaA/St和无机黏土凝胶化过程中，加入表面活性剂以其胶束作为致孔模板，凝胶形成后洗涤脱除可得到多孔GG-g-P(NaA-co-St)/APT和NaAlg-g-P(NaA-co-St)/ APT复合高吸水性树脂。考察了表面活性剂类型和浓度对复合树脂孔结构和溶胀性能的影响，提出了表面活性剂胶束模板致孔机理。对于聚阴离子电解质凝胶，阴离子表面活性剂胶束一方面本身作为致孔模板，另一方面由于胶束表面阴离子和聚合物网络之间的静电斥力使网络孔隙率增大，有利于容纳更多的自由水分子和减小水分子进入树脂网络的传质阻力，提高树脂的吸水倍率和吸水速率。 3. 在阴离子表面活性剂十二烷基磺酸钠（SDS）胶束模板致孔的GG-g-P(NaA- co-St)/APT体系中，探讨了凝胶干燥方式对其孔结构和溶胀性能的影响。实验结果表明，脱水效率主要受脱水溶剂极性和分子结构影响，其脱水效率为：甲醇>乙醇>丙酮。树脂先冷冻再用有机溶剂脱水，可使树脂的起始溶胀速率常数Kis从13.5648 g/g·s-1提高到17.9630 g/g·s-1。研究表明，在表面活性剂胶束模板合成多孔复合高吸水性树脂中，冷冻-有机溶剂脱水是一种可以较好保持多孔结构的简便后处理工艺。 4. 在PNaA体系中引入适量NaClO2预处理的木棉纤维（PKF），通过水溶液自由基接枝聚合方法首次合成了PKF-g-PNaA复合高吸水性树脂。红外光谱和扫描电镜分析表明，PKF通过其表面-OH共价键键合到PNaA链上，并且均匀分散在PNaA三维网络中。根据Flory’s溶胀理论，优化了制备条件，评价了PKF-g-PNaA复合高吸水性树脂在不同介质中的溶胀行为。中空管状PKF的引入，极大改善了复合树脂的网络结构，使其凝胶强度、凝胶含量和综合溶胀性能显著提高。 |
| 公开日期 | 2013-04-02 |
| 源URL | [http://210.77.64.217/handle/362003/2875]  |
| 专题 | 兰州化学物理研究所_环境材料与生态化学研究发展中心 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 施小宁. 疏水单体和表面活性剂对高吸水性树脂溶胀性能的影响[D]. 中国科学院研究生院. 2012. |
入库方式： OAI收割
来源：兰州化学物理研究所
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