《丙烯酸丙烯酰胺复合吸水材料的制备与吸水性能的测定》由会员分享，可在线阅读，更多相关《丙烯酸丙烯酰胺复合吸水材料的制备与吸水性能的测定（9页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1探究性化学实验报告学 院： 化学化工学院 专 业：高分子材料与工程学 号：姓 名： 指导老师： 2丙烯酸/丙烯酰胺复合吸水材料的制备与吸水性能的测定摘要:水溶液聚合法合成了聚丙烯酸-丙烯酰胺 P(AA-AM)。系统研究不同单体配比、单体总浓度等条件对 P(AA-AM)吸湿性能的影响。正交实验确定最佳反应条件,其最高吸湿率达 0.979g/g。吸湿实验结果发现 P(AA-AM)共聚物的吸湿性能优于其相应的均聚物和传统的无机吸湿材料硅胶和分子筛。丙烯酸(AA)和丙烯酰胺(AM)的共聚物是一类用途广泛的多功能高分子化合物。如调整 AM 与AA 的单体比例和反应条件,可制备不同结构和不同分子量的共聚
2、物, 以适应作为絮凝剂、石油开采的驱油剂及阻垢剂等要求。因丙烯酸和丙烯酰胺各自含羧酸基(COOH)和酰胺基( CONH)这样的强吸湿基团, 故被作为有机高分子吸湿材料的重要一类。本文系统地研究共聚单体配比对 P(AA-AM)吸湿性能的影响, 为选择最佳工艺条件提供了依据。关键词:P(AA-AM);吸湿;收缩率;共聚ABSTRACTAqueous solution polymerization synthesized poly acrylic acid-acrylamide P (AA - AM). System research different ratio of monomers, tot
3、al monomer concentration of conditions on the P (AA - AM) the influence of moisture absorption performance. Orthogonal experiment the optimum reaction conditions, the maximum moisture absorption rate of 1.05 g/g. Hygroscopic experimental results found that P (AA - AM) copolymer of moisture absorptio
4、n performance is better than its corresponding homopolymer and traditional inorganic hygroscopic material silica gel and molecular sieve. Acrylic acid (AA) and acrylamide (AM) copolymer is a kind of widely used multi-functional polymer compound. Such as adjusting AM and AA monomer ratio and reaction
5、 conditions, can be prepared by different structure and different molecular weight of the copolymer, so as to adapt to as flocculating agent, oil production of oil displacement agent and scale inhibitor and requirements. Because of the acrylic acid and acrylamide each containing acid base (- COOH) a
6、nd amide group (- CONH) such a strong suction wet group, so be as organic polymer hygroscopic material of important. This paper systematically research comonomer ratio, monomer concentration and polymerization conditions on 3the P (AA - AM) the influence of moisture absorption performance, choose th
7、e best process conditions provide the basis.Key words: P (AA - AM);Moisture absorption, Shrinkage; copolymerization41. 引言空气湿度是与人们生活和生产密切相关的环境参数。长期在潮湿的环境中生活和工作,身体会受到“湿”的侵袭热平衡被破坏不仅影响人体健康，且会降低工作效率。湿度对产品生产过程、产品质量和保存期都有重要意义,在精密仪器、电子和化工等生产过程中,不对其控制,会严重影响产品质量和精密度。有机高分子吸湿材料,是经过化学与物理方法改性的水性树脂 ,以分子中的亲水基来吸水。其主
8、要依靠分子内的亲水基来吸水,同时表面水分和内部水分产生渗透压使水分向内部渗透;而无机吸湿材料仅靠表面物理吸附,故有机高分子吸湿材料比无机吸湿材料的吸湿性能好,吸湿容量能达 100%以上,且无腐蚀、无污染, 并可再生。高分子树脂这种固有的吸湿功能引起高度关注。丙烯酸(AA)和丙烯酰胺(AM)的共聚物是一类用途广泛的多功能高分子化合物。如调整 AM 与 AA 的单体比例和反应条件,可制备不同结构和不同分子量的共聚物 ,以适应作为絮凝剂、石油开采的驱油剂及阻垢剂等要求。因丙烯酸和丙烯酰胺各自含羧酸基(-COOH)和酰胺基(-CONH)这样的强吸湿基团,故被作为有机高分子吸湿材料的重要一类。本实验研究
9、共聚单体配比、单体浓度等聚合条件对 P(AA-AM)吸湿性能的影响，为选择最佳工艺条件提供了依据。2实 验2.1原料丙烯酰胺(AM)，丙烯酸(AA)，过硫酸钾(K 2S2O8)， N,N -亚甲基双丙烯酰胺(MBAA)，以上药品均为 AR。2.2 溶胶凝胶法的过程和基本原理本实验采用溶胶凝胶法。溶胶凝胶法的化学过程首先是将原料分散在溶剂中，然后经过水解反应生成活性单体，活性单体进行聚合，开始成为溶胶，进而生成具有一定空间结构的凝胶，经过干燥和热处理制备出纳米粒子和所需要材料。其最基本的反应是：5(l）水解反应：M(OR) n + H2O M (OH) x (OR) nx + xROH(2) 聚
10、合反应：MOH + HOM MO M+H 2OM OR + HOM MOM+ROH基本原理将酯类化合物或金属醇盐溶于有机溶剂中，形成均匀的溶液，然后加入其他组分，在一定温度下反应形成凝胶，最后经干燥处理制成产品。2.3 丙烯酸/ 丙烯酰胺(AA/AM)吸水材料的制备将不同摩尔比的单体(AA 和 AM)放入烧杯中,搅拌均匀 ,依次加交联剂 MBAA和引发剂 K2S2O8、充分搅拌。同时加定量的乙醇以溶解 MBAA.称总重,用去离子水补足预计量, 将混合溶液倒入烧杯中, 再将其置于恒温水浴中加热,使其反应23h,水浴温度控制在 66 摄氏度. 以上所得样品经洗涤、干燥、得最终产物。再经切片、造粒、
11、成样品。本实验做三组对比实验，以比较在不同组分配比下制备的水凝胶吸水性能的大小。实验一：共六种物料，其中丙烯酸的浓度为 75wt%。实验二：共六种物料，其中丙烯酸的浓度为 50wt%。实验三：共六种物料，其中丙烯酸的浓度为 25wt%。交联度都是 2%，水溶性引发剂过硫酸钾的量为 1%。将反应后的凝胶取出,先用去离子水洗, 再用无水乙醇浸泡 2 h 后切粒,于63 干燥箱中干燥丙烯酸 /丙烯酰胺复合吸水材料。将三组样品取出切成规则形状，分别测量干燥前后的切粒的长宽高 L,M,H 和 L,M,H。并用滤纸吸除表面水分，分别量取干燥前后的质量和长宽高，计算体积收缩率和吸水量，最后进行数据处理并作图
12、。2.4.AA/AM 复合吸水材料的吸水性能测定:6准确称取 0.2g 干燥后的吸水材料样品置于烧杯中,分别放入过量的去离子水、自来水和 0.9% NaC1 溶液中,室温下浸渍 12 h,用 100 mesh 茶袋悬挂 1 h,滤去多余的水分后称量。吸水前后的质量差与样品起始质量之比为吸水材料的吸水倍率. 相对湿度条件下,吸湿率用如下公式计算:Q =(G U 100% )/式中:Q 为样品吸湿率 (g/g);G 为样品吸湿后重;U 为样品初重(g)。组分配比（AA:AM）1:1 3:1 1:3吸饱水后试样质量/g2.9761 3.4316 2.6318干燥后试样质量/g 1.6672 1.73
13、38 1.6546吸饱水后的体积/mm32866 2340 2025干燥后的体积/mm31395 1150 1326体积收缩率 0.513 0.509 0.527吸水倍率/(g/g) 0.785 0.979 0.591720 30 40 50 60 70 800.60.70.80.91.0XSHBL(g/)A/(A+AM)B Dat1B组分配比（m(AM)/m(AA+AM)）吸水倍率图 (一)20 30 40 50 60 70 800.580.5100.5120.5140.5160.5180.5200.520.5240.5260.528TJSHLA/(A+M)B Dat1B组分配比（m(AM)
14、/m(AM+AA)）体积收缩率图（二）3聚合条件对 P(AA-AM)吸湿性能的影响3. 1不同单体配比对吸湿性能的影响8共聚可以改变大分子的结构和性能,而这种性能改变与其共聚的第二单体的数量、种类和排列方式等有关。如图一,当 AM 用量占单体总质量的 33%时,共聚物的吸湿性能好;33%时,则随 AM 用量的增加吸湿率下降。因为丙烯酰胺较高的单体浓度会导致吸水性树脂有效交联密度的增加,从而导致树脂网络空间减小,高分子链弹性扩张力减弱,且 CONH2 基团的亲水性远不如 COONa 基团的亲水性, 故吸湿率下降。AM 与 AA 配比对吸湿性能的影响4结 论(1)以过硫酸钾为引发剂,丙烯酸和丙烯酰
15、胺为单体,N,N-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,采用水溶液聚合反应可以制备出 P(AA-AM)吸水性树脂。(2) P(AA-AM)制备的较适宜工艺条件为:单体中丙烯酸和丙烯酰胺的配比为WAAWAM=7525.反应温度 66,反应时间 3h。在此条件下合成的 P(AA-AM)树脂在去离子水中的饱和吸水倍率为 0.979gg-1。(3) 因多种亲水基的协同作用,使得 P(AA-MM)的吸湿性能优于其相应的均聚物和传统的无机吸湿材料硅胶和分子筛。参考文献:1 邓连霞,朱良均, 闵思佳,杨明英, 张海萍,林蓉,王雪云,王克波.丝胶蛋白/丙烯酸/ 丙烯酰胺复合吸水材料的制备与吸水性能 . 2001,27(1
16、6): 128-130.2 张春晓 1,张万喜 1,刘健 1,白福臣 2,潘振远 2 丙烯酸和丙烯酰胺共聚合的竞聚率测定及其共聚物的吸湿性能研究* 2010,6(41): 943-9473. 尹国强 ,崔英德,陈循军. 羽毛蛋白接枝聚丙烯酸 -丙烯酰胺树脂的合成与吸水性能 2008,59(8): 2134-21394.李建颖 .高吸水与高吸油树脂M. 北京: 化学工业出版社,2005.227-241.5 刘建树,邹黎明, 王依民.国外可生物降解高吸水材料的研究状况J.合成技术及应用, 2001, 16(4): 27-29.Liu J S, Zou L M, Wang Y M. A review on research of biodegrad-able high water absor
