高吸水性树脂聚丙烯酸钠的制备1.docx

高吸水性树脂聚丙烯酸钠的制备1高吸水性树脂聚丙烯酸钠的制备一、实验目的1、了解高吸水性树脂的基本功能及其用途2、了解合成聚合物类高吸水性树脂制备 的基本方法3、探讨反应时间对吸水倍数的影响二、实验原理高吸水性树脂的吸水原理：高吸水性树脂通常是一种含有亲水基团和交联结构的聚合 物电解质吸水前，聚合物链彼此靠近并包裹在一起，相互交联形成网络结构，从而实现 整体紧固当与水接触时，由于吸水树脂含有多个亲水基团，因此首先用水润湿，然后水 分子通过毛细和扩散渗透到树脂中，链上的电离基团在水中电离由于链上相同离子之间 的静电斥力，聚合物链膨胀由于电中性的要求，反离子不能迁移到树脂外，树脂内外溶 液的离子浓度差形成反渗透压力水在反渗透作用下进一步进入树脂，形成水凝胶同时， 树脂的交联网络结构和氢键限制了凝胶的无限膨胀高吸水树脂的吸水性受多种因素制约，归纳起来主要有结构因素、形态因素和外界因 素三个方面结构因素包括亲水基的性质、数量、交联剂种类和交联密度，树脂分子主链 的性质等，树脂的结构与生产原料、制备方法有关交联剂的影响：交联剂用量越大，树 脂交联密度越大，树脂不能充分地吸水膨胀；交联剂用量太低时，树脂交联不完全，部分 树脂溶解于水中而使吸水率下降。

吸水力与水解度的关系：当水解度在60~85%时，吸收量 较大；水解度大于时，吸收量下降，其原因是随着水解度的增加，尽管亲水的羧酸基增多， 但交联剂也发生了部分水解，使交联网络被破坏形态因素主要指高吸水性树脂的主品形 态增大树脂主品的表面，有利于在较短时间内吸收更多水分以达到高吸水率因此，将树脂制成多孔或鳞片可以确保其吸水性外界因素主要指吸收时间和吸收液的性质随着吸收时间的延长，水分由表面向树脂 产品内部扩散，直至达到饱和高吸水树脂多为高分子电解质其吸水性受吸收液性质， 特别是离子种类和浓度的制约在纯水中吸收能力最高；盐类物质的存在，会产生同离子 效应，从而显著影响树脂的吸收能力；遇到酸性或碱性物质，吸水能力也会降低电解质 浓度增大，树脂的吸收能力下降对于二盐离子如，除盐效应外，还可能在树脂的大分子 之间羧基上产生交联，阻碍树脂凝胶的溶胀作用，从而影响吸水能力，因而二价金属离子 对树脂吸水性的降低将更为显著本实验以丙烯酸为聚合单体，N，N-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂，过硫酸钾为引发剂 3、实验仪器和试剂试剂：丙烯酸（aa）、n,n-亚甲基双丙烯酰胺（nmba）、过硫酸钾（k2s2o8）、试验 用纯净水,naoh溶液、丙烯酰胺（am）。

仪器：容量瓶：250ml、500ml、1000ml；移液管：1ml，5ml，10ml 量筒：5ml，20ml；烧杯：100ml、250ml、500ml表面皿、玻璃棒、天平（或电子天平）、烘箱四、实验步骤和方法（示意图）（一）配制溶液1.称取11.11g过硫酸钾，在250ml烧杯中加入一定量的去离子水溶解溶解完成后， 移入1000ml容量瓶中，加水定容，制备质量浓度为1%的过硫酸钾溶液3、称取2.25gn，n,一亚甲基双丙烯酰胺（nmba）于100ml烧杯中加入一定量的去离 子水溶解，溶解完全后移至500ml容量瓶中加水定容，由此配制得质量浓度为0.5%的n， 『一亚甲基双丙烯酰胺（nmba）溶液二）流程图：NaOH水丙烯酸中和反应交联剂混合溶液引发剂聚合反应产物干燥剪切干燥（三）、实验步骤1. 用量筒将10ml丙烯酸转移到100ml烧杯中，逐渐加入40%的NaOH溶液，使和谐度 达到 60%~80%；2. 加入去离子水稀释至单体浓度为2%~50%,加入交联剂n,n-二甲基双丙烯酸胺，将反 应瓶置于恒温水浴中加热，不断搅拌直至溶解完全；3. 用移液管量取0.5%交联剂1ml，加入烧杯中，搅拌均匀反应，2H后停止搅拌；4. 将溶液倒入大面积的玻璃培养皿中，然后将其放入温度为80°C烘箱中进行干燥，待烘 烤至成型并且不再粘手时取出，用剪刀将产品剪成小块，并将剪好的小块放在表面皿上继 续放入烘箱烘烤约为3~5h，直至产品完全干燥。

5. 称取一定量的干燥产品，放入500ml烧杯中，测量吸水率和弹性6. 重复1一5步，第三步的反应时间依次加长，分别为3h、4h、5h，记录各自的数据 如表一五、实验记录表一吸水前后反应时间与产品质量对比反应时间/h吸水后质量吸水前质量267.41.1468381.21.13244111.31.2246594.81.1173 六、实验结果和讨论1.数据处理计算2h、3h的吸水率，4H和5h:吸水率=（吸水后质量-吸水前质量）/吸水前质量 2H：吸水率=（67.4-1.1468） /1.1468=57.77,3h：吸水率=（81.2-1.1324） /1.1324=80.07,4H:吸水率=（111.3-1.2246） /1.2246=89.895h：吸水率=（94.8-1.1173） /1.1173=83.852 实验讨论将以上数据绘制图形如下:从图中可以看出，在中和度、交联剂质量分数、引发剂质量分数、单体浓度和反应温 度相同的情况下，反应时间为2H的树脂吸水率为58G/g，而反应时间为4H的树脂的吸水 率为90g/g延长反应时间可以增加吸水率这可能是由于引发剂质量分数较低（0.1%） 时反应时间较短，聚合物的三维网络结构尚未完全形成，吸水率较低；随着反应时间的延 长，聚合物逐渐形成完整的三维网络结构，吸水率增加。

但随着时间的增加，吸水倍数变 化不大7、实验结论本次试验以丙烯酸和丙烯酰胺为主要原料，以过硫酸钾为引发剂，以n，n,一亚甲基 双丙烯酰胺（nmba）为交联剂进行试验，较为顺利地得到了相关产品，并且吸水倍率达到 了预期效果，而且通过对比发现随着反应时间的增加，产物的吸水性也在增加，但达到一 定时间后吸水性将不再改变因为我在实验前查阅了大量的数据并做了充分的准备，实验进行得很顺利，这让我更 加深刻地意识到了目标的重要性只有设定好目标，我才能更好地完成它。