聚丙烯酸/蒙脱土功能性复合材料的制备及其性能研究

来源 :兰州理工大学 | 被引量 : 6次 | 上传用户:senjian
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近年来,有机-无机纳米复合材料作为材料科学领域中的一枝独秀,已引起人们的广泛关注,这类材料具有有机和无机材料的特点,并通过两者之间的耦合产生出许多优异的性能,有着广阔的应用前景。在本论文中,我们的工作包括以下五个方面的内容:1.利用高温快速反应法成功制备聚丙烯酸/蒙脱土高吸水性纳米复合材料,考察了引发剂质量分数、交联剂质量分数、中和度、反应温度及蒙脱土质量分数对聚丙烯酸/蒙脱土高吸水性纳米复合材料吸水率的影响规律,并利用SEM表征发现,当引发剂质量分数为0.175%,交联剂质量分数为0.225%,中和度为70%,反应温度为85℃,蒙脱土质量分数为5%,所得纳米复合材料吸水率为511 ml/g。2.研究了不同质量分数蒙脱土的加入对纳米复合材料结构的影响,傅立叶红外(FTIR)和X射线衍射(XRD)对纳米复合材料的结构表征表明:聚合物大分子链成功插入蒙脱土片层之间,层间距扩大,衍射峰峰强大大削弱,成为弥散峰,聚丙烯酸/蒙脱土高吸水性纳米复合材料已成为剥离型纳米复合材料。3.在20~70℃的范围,研究了聚丙烯酸/蒙脱土纳米复合材料的保水行为动力学。结果表明:20℃时10g聚丙烯酸/蒙脱土纳米复合材料水凝胶干燥时间为128h,在高温条件下该纳米复合材料也具有优异的保水性能;其保水过程为零级反应;纳米复合材料保水反应的反应速率常数为k=3.7967×107 exp(-Ea/RT),其保水过程的表观活化能Eα=43.19KJ/mol。4.在20~40℃的范围,研究聚丙烯酸/蒙脱土纳米复合材料对FeCl3和CuSO4的吸附行为。结果表明,纳米复合材料对FeCl3和CuSO4的室温吸附行为符合Freundlish关系。其中对FeCl3的平衡吸附量Γ=5.31c0.61g/g,吸附过程为二级反应,1/c与吸附时间t呈良好的线性关系,纳米复合材料吸附FeCl3的反应速率常数为k=1.955×10-6exp(26.025 KJ/RT),其吸附过程的表观活化能Eα=-26.025KJ/mol;对CuSO4的平衡吸附量Γe=2.15c0.89g/g,吸附过程为一级反应,In(c0/c)与吸附时间t呈良好的线性关系;纳米复合材料吸附CuSO4的反应速率常数为k=6.3359×10-5exp(22.166 KJ/RT),其吸附过程的表观活化能Eα=-22.166KJ/mol;纳米复合材料对FeCl3和CuSO4的吸附在较低温度下即能迅速进行,其吸附过程为放热过程。5.研究了聚丙烯酸/蒙脱土/TiO2纳米复合材料的降解过程,结合红外表征证明所制材料可以在紫外光照射下发生降解,是一种新型的环境友好性材料。
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