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高吸水性树脂材料,是一种含有大量羟基、羧基等强亲水性基团并具有一定交联强度的水溶胀型聚合物。它具有较强的吸水和保水能力,将膨润土与之结合制备的聚合物/膨润土复合材料具有性能优异、成本低、应用范围广的特点。
采用本课题组新开发出的碱性钙基膨润土为原料,用丙烯酸对其进行改性制备了丙烯酸膨润土,用X射线衍射、红外光谱、差热分析等表征方法对其结构进行了研究,结果表明,丙烯酸插层到碱性钙基膨润土层间,并与层间的OH-发生酸碱中和反应,生成丙烯酸钙盐,使其层间距增加了0.28n.m。采用单因素法,研究其制备工艺,得的最佳工艺参数为:5g碱性钙基膨润土,7g丙烯酸单体,100mL环己烷,8乙醇,72℃条件下反应时间为3h。在优化条件制备的丙烯酸膨润土有机含量高达42.07%。
将丙烯酸插层到碱性钙基膨润土层间制备出丙烯酸膨润土,与丙烯酸钠用水溶液法聚合制备出聚丙烯酸钠/阴离子型膨润土高吸水性复合材料。采用X射线衍射、扫描电子显微镜的方法表征复合材料的结构,结果表明,丙烯酸插层到碱性钙基膨润土层间聚合形成具有插层或剥离型纳米结构。用差热分析表征纳米复合材料的热稳定性,结果表明,与聚丙烯酸钠材料相比,该材料的热稳定性提高了15.2℃。考察了复合材料制备工艺对的吸附及保水性能的影响,得到最佳工艺条件为:温度为75℃,引发剂用量为1.8wt%,交联剂用量为0.55wt%,丙烯酸膨润土用量为5%,中和度为68.5%。去离子水和0.9%盐水的吸附倍率分别达到1220g.g及100.4g.g,同时材料具有较优的保水性能。论文还探讨了丙烯酸膨润土加入量对材料的性能结构的影响。
最后,论文采用反相悬浮法制各复合材料,在最佳工艺条件(70℃,反应时间为1.5h,丙烯酸质量为8g,交联剂为0.005g,引发剂为0.02g,十二烷基苯磺酸钠为O.lg,Span-60为0.01g时,中和度为75%,丙烯酸膨润土为1g)下,材料的吸水、吸盐率分别为1475g.g及95.6g.g。同时比较了两种制备方法下的材料的部分性能,得出溶液法制备的复合材料性价比较高。