• 
    

    
    

      99热精品在线国产_美女午夜性视频免费_国产精品国产高清国产av_av欧美777_自拍偷自拍亚洲精品老妇_亚洲熟女精品中文字幕_www日本黄色视频网_国产精品野战在线观看 ?

      甲酸鈉為鏈轉(zhuǎn)移劑合成高吸水性樹(shù)脂的研究*

      2021-05-25 13:44:48張曉琳吳振剛
      化學(xué)工程師 2021年4期
      關(guān)鍵詞:甲酸鈉吸水性交聯(lián)劑

      陳 雷,張曉琳,趙 靜,吳振剛

      (1.西安培華學(xué)院,陜西 西安710199;2.華北理工大學(xué) 藥學(xué)院,河北 唐山063210)

      高吸水性樹(shù)脂(Super Absorbent Polymer,簡(jiǎn)稱SAP)是一種能夠吸收相當(dāng)于自重幾十倍乃至上千倍水分子的親水性功能高分子材料,在合成方法[1]、吸水機(jī)理[2]等方面研究豐富,產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于混凝土養(yǎng)護(hù)材料[3]、農(nóng)林[4]、工業(yè)等多領(lǐng)域,尤其是作為衛(wèi)生巾、尿褲、失禁墊片等衛(wèi)生材料具有更大的市場(chǎng)需求。作為藥用輔料和治療便秘的醫(yī)藥用途也有研究報(bào)道[5]。以NaOH對(duì)部分中和的丙烯酸單體的水溶液聚合方法在工業(yè)上已經(jīng)廣泛使用。在聚合過(guò)程中加入占比極少的交聯(lián)劑,使產(chǎn)物形成輕交聯(lián)的網(wǎng)狀分子結(jié)構(gòu)是獲得較高吸水倍數(shù)的關(guān)鍵因素,但具有實(shí)用價(jià)值的樹(shù)脂又要求吸水后凝膠有合適彈韌強(qiáng)度。水溶液聚合法中,水為溶劑,其用量決定了單體的濃度。當(dāng)單體濃度較高時(shí),聚合過(guò)程在自由基引發(fā)劑作用下釋放出大量的熱無(wú)法快速導(dǎo)出,導(dǎo)致聚合物溫度快速升高,大量自由基將攻擊飽和C-H和C-C鍵,從而造成鏈間交聯(lián),即便不使用交聯(lián)劑也會(huì)生成較多交聯(lián)點(diǎn)的體型分子結(jié)構(gòu),造成產(chǎn)物吸水倍數(shù)往往只有數(shù)百倍。

      聚合體系水用量較多,在生產(chǎn)干燥過(guò)程中需要蒸發(fā)較多的水,導(dǎo)致能耗過(guò)多造成生產(chǎn)成本增加。在滿足吸水性能的前提下減少用水量、提高單體濃度對(duì)節(jié)能降耗具有較大的意義。

      1 實(shí)驗(yàn)部分

      1.1 主要試劑及儀器

      丙烯酸(聚合級(jí)江蘇三木集團(tuán)有限公司);NaOH(32%質(zhì)量濃度,天津LG渤?;瘜W(xué)有限公司);N,N-亞甲基雙丙烯酰胺、Na2SO3、(NH4)2S2O4、甲酸鈉,均為分析純,來(lái)自阿拉丁試劑(上海)有限公司;N2(99.99%)。

      RW 20型頂置錨式攪拌機(jī)(艾卡(廣州)儀器設(shè)備有限公司);1000mL玻璃反應(yīng)器。

      1.2 水溶液聚合法制備高吸水性樹(shù)脂

      稱取400g丙烯酸、一定量去離子水加到2000mL的燒杯中,在冷水浴條件下,電磁攪拌,用560g 32%質(zhì)量濃度的NaOH溶液在45℃以下中和后,加入一定量交聯(lián)劑N,N-亞甲基雙丙烯酰胺和5mL 2%的(NH4)2S2O4水溶液,攪拌下調(diào)整溫度至45℃,加入甲酸鈉,持續(xù)通入N220min以上,在快速攪拌下加入5mL 2%的Na2SO3溶液。反應(yīng)液在加入Na2SO3溶液20s后即失去流動(dòng)性,5min后發(fā)生激烈放熱,膨脹的凝膠塊膨出燒杯,形成彈性膠體。待放熱的膠體稍冷卻后,將膠體用剪刀剪碎到邊沿長(zhǎng)度低于1cm的小塊,放在不銹鋼絲網(wǎng)篩中在120~130℃烘箱中干燥12h以上,經(jīng)粉碎機(jī)粉碎、篩分截取60~100目,得到不規(guī)則高吸水性樹(shù)脂粉體。

      1.3 性能測(cè)定及表征

      1.3.1 吸水倍率 稱取0.20g(m1)樹(shù)脂放入500mL燒杯中,加入400mL去離子水,樣品吸水20min倒入100目不銹鋼篩子中,滴水10min后稱重,扣除篩子重量得到吸水后凝膠的重量(m2)。

      吸水倍率(g·g-1)=(m2-m1)/m1

      1.3.2 1min吸水速率 稱取樣品1.0g加入到尼龍網(wǎng)袋中,放入500mL的燒杯中,加入400mL去離子水。1min后提起尼龍網(wǎng)袋懸空10min,稱重,即可得到樣品的1min吸水速率。

      2 結(jié)果與討論

      2.1 甲酸鈉用量對(duì)吸水性能的影響

      表1 為甲酸鈉對(duì)吸水倍數(shù)的影響。

      表1 甲酸鈉用量對(duì)吸水樹(shù)脂吸水性能的影響Tab.1 Effect of sodium formate dosage on SAP

      由表1可見(jiàn),在固定引發(fā)劑和交聯(lián)劑用量的情況下,以丙烯酸計(jì)的單體濃度,實(shí)驗(yàn)1獲得的產(chǎn)品吸水倍數(shù)和凝膠狀態(tài)與實(shí)驗(yàn)3相當(dāng)。實(shí)驗(yàn)2~6單體濃度雖然與實(shí)驗(yàn)1相比提高的程度不太大,但在如上實(shí)驗(yàn)中丙烯酸中和度為80%的情況下,實(shí)驗(yàn)2~6丙烯酸鈉-丙烯酸已經(jīng)接近飽和狀態(tài),也就是達(dá)到了溶液聚合的濃度極限。在不加甲酸鈉的情況下,單體濃度由實(shí)驗(yàn)1的32.8%升高到實(shí)驗(yàn)2的35.3%,導(dǎo)致了吸水倍數(shù)產(chǎn)生很大幅度的下降,說(shuō)明鏈間交聯(lián)導(dǎo)致了分子交聯(lián)密度增加。

      文獻(xiàn)[6]解釋在較高濃度的自由基聚合體系中,反應(yīng)后期剩余單體較少時(shí),引發(fā)劑產(chǎn)生的自由基同時(shí)攻擊聚合物叔碳上的C-H鍵產(chǎn)生叔碳自由基,叔碳自由基之間的復(fù)合便發(fā)生聚合物碳鏈之間的C-C交聯(lián)。本實(shí)驗(yàn)使用的濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于文獻(xiàn)中的16%,導(dǎo)致聚合物的濃度也同等升高,分子鏈之間距離縮短,就更容易發(fā)生非交聯(lián)劑貢獻(xiàn)的“自交聯(lián)”。在反應(yīng)的后期體系形成凝膠,聚合物鏈段運(yùn)動(dòng)受阻,當(dāng)體系中加甲酸鈉后,小分子相對(duì)聚合物容易移動(dòng),產(chǎn)生的叔碳自由基在復(fù)合之前,先被甲酸小分子進(jìn)行了自由基轉(zhuǎn)移或者被甲酸自由基復(fù)合而終止,從而避免或者延緩了C-C交聯(lián),使剩余單體繼續(xù)聚合,減少了“自交聯(lián)”。將單體濃度提高到極限(引發(fā)溫度條件下達(dá)到飽和溶解度),由于甲酸鈉的加入有利于實(shí)現(xiàn)交聯(lián)密度主要由雙鍵單體N,N-亞甲基雙丙烯酰胺貢獻(xiàn),不至于因單體濃度過(guò)高造成交聯(lián)“失控”。作者認(rèn)為,這種鏈間交聯(lián)不僅主要發(fā)生在聚合的后期,在高單體濃度的體系中,會(huì)導(dǎo)致聚合體系散熱變差,發(fā)生“爆聚”的程度增強(qiáng),爆聚過(guò)程產(chǎn)生大量的自由基攻擊聚合物碳鏈的幾率增加,增加C-C鏈間自交聯(lián)。也就是說(shuō),在高單體濃度下,在聚合過(guò)程的早期和晚期,自交聯(lián)程度都會(huì)增大。對(duì)SAP而言,碳鏈間的交聯(lián)形成的分子網(wǎng)絡(luò)不同于交聯(lián)劑形成的有一定柔性鏈長(zhǎng)度的分子網(wǎng)絡(luò),自交聯(lián)的“剛性”過(guò)強(qiáng),交聯(lián)密度不合適,造成吸水倍數(shù)嚴(yán)重下降,見(jiàn)圖1。

      圖1 交聯(lián)形式示意圖Fig.1 Sketch map of crosslinking form

      合成超高分子量速溶型聚丙烯酸鈉的關(guān)鍵技術(shù)是防止聚合反應(yīng)過(guò)程中線性的聚丙烯酸鈉分子鏈間發(fā)生交聯(lián),分子將由線性分子變成體型結(jié)構(gòu),嚴(yán)重的影響溶解速度[6-9]。這些文章均采用甲酸鈉減輕了鏈間交聯(lián)。高吸水性樹(shù)脂是輕度交聯(lián)的體型結(jié)構(gòu),不需要具備溶解性能,但控制自交聯(lián)可以借鑒文獻(xiàn)方法。

      甲酸鈉的用量存在一個(gè)較佳的適用范圍。用量過(guò)少,鏈轉(zhuǎn)移程度不夠;用量過(guò)大,導(dǎo)致鏈長(zhǎng)過(guò)短、產(chǎn)生較多小分子,造成產(chǎn)品可溶物過(guò)多,產(chǎn)品發(fā)軟,吸水性能變差。由表1可以看出,甲酸鈉用量占丙烯酸用量的質(zhì)量比為0.1%~0.2%時(shí)比較合適。

      2.2 交聯(lián)劑用量對(duì)吸水性能的影響

      甲酸鈉用量占丙烯酸0.1(wt)%的情況下,交聯(lián)劑用量對(duì)吸水倍數(shù)的影響見(jiàn)圖2。

      圖2 交聯(lián)劑用量對(duì)吸水倍數(shù)的影響Fig.2 Effect of crosslinking agent dosage on water absorption

      由圖2可見(jiàn),隨著交聯(lián)劑用量的增加,吸水倍數(shù)呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì),說(shuō)明交聯(lián)劑用量較少時(shí)不能生成足夠的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò),不利于吸收水;交聯(lián)劑用量過(guò)大時(shí),交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)過(guò)密,吸水后凝膠彈性較好,但倍數(shù)嚴(yán)重下降。

      2.3 引發(fā)溫度對(duì)吸水倍數(shù)的影響

      在甲酸鈉用量占丙烯酸0.1(wt)%、單體濃度35.3(wt)%和交聯(lián)劑用量占丙烯酸0.008(wt)%的條件下,引發(fā)溫度對(duì)吸水倍數(shù)的影響見(jiàn)圖3。

      圖3 引發(fā)溫度對(duì)吸收倍數(shù)的影響Fig.3 Influence of initiation temperature on water absorption

      由圖3可以看出,在固定甲酸鈉用量、單體濃度和交聯(lián)劑用量的情況下,變換引發(fā)溫度,隨溫度升高吸水倍數(shù)先上升后下降。超過(guò)45℃時(shí),隨溫度升高會(huì)導(dǎo)致鏈間交聯(lián)增大,吸水倍數(shù)下降。當(dāng)然,根據(jù)自由基聚合的規(guī)律,引發(fā)溫度高將造成單鏈分子量變小、引發(fā)劑過(guò)早耗竭,單體轉(zhuǎn)化率下降也是影響吸水倍數(shù)降低的因素。從實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),引發(fā)溫度高于50℃時(shí),引發(fā)速度過(guò)快,所得產(chǎn)品吸水后可溶性物質(zhì)增加,使得產(chǎn)品缺乏實(shí)用價(jià)值。

      3 結(jié)論

      在單體濃度達(dá)到飽和的情況下,丙烯酸鈉水溶液聚合體系中引入甲酸鈉可以調(diào)節(jié)鏈間交聯(lián)的程度,獲得倍數(shù)超過(guò)1000倍、吸水凝膠彈韌性好、溶解物少的高吸水性樹(shù)脂。提高單體濃度意味著聚合凝膠塊中引入更少量的水,干燥過(guò)程蒸發(fā)較少的水,有利于節(jié)能降耗。

      猜你喜歡
      甲酸鈉吸水性交聯(lián)劑
      高濃度碘化物比色法探討與改進(jìn)
      交聯(lián)劑對(duì)醇型有機(jī)硅密封膠的影響
      粘接(2021年2期)2021-06-10 01:08:11
      膦甲酸鈉致中樞神經(jīng)系統(tǒng)不良反應(yīng)回顧性分析
      靜電紡超吸水纖維氈的制備及其吸水性能分析
      甲酸鈉酸化法生產(chǎn)甲酸工藝改進(jìn)
      山東化工(2018年19期)2018-10-29 08:12:20
      膦甲酸鈉氯化鈉聯(lián)合重組人干擾素α-2b 栓治療宮頸癌前病變合并HPV 高危型感染的臨床療效
      聚丙烯酰胺-埃洛石復(fù)合型高吸水性樹(shù)脂的制備及其吸水性能
      交聯(lián)型吸水膨脹天然橡膠的吸水性能
      交聯(lián)聚合物及其制備方法和應(yīng)用
      石油化工(2015年9期)2015-08-15 00:43:05
      助交聯(lián)劑在彩色高硬度EPDM膠料中的應(yīng)用
      吉水县| 类乌齐县| 同江市| 年辖:市辖区| 韶山市| 辽阳县| 枣强县| 平塘县| 屏东市| 东明县| 莱阳市| 康定县| 宁化县| 蓝田县| 徐汇区| 盘锦市| 灯塔市| 内丘县| 柯坪县| 镇江市| 新乡市| 永仁县| 固安县| 金阳县| 固始县| 卢龙县| 乐亭县| 微山县| 宜阳县| 双柏县| 新蔡县| 岱山县| 浦城县| 大丰市| 呼图壁县| 江都市| 达州市| 陕西省| 巴马| 乌海市| 包头市|