三氯化鋁交聯(lián)淀粉高吸水性樹脂的合成及性能
高吸水性樹脂(SAP)的研究起源于淀粉系,從1966年美國農業(yè)部北方研究所研究淀粉接枝丙烯腈開始。淀粉改性的SAP原料來源廣泛,價格低廉,種類繁多,具有可生物降解性,對環(huán)境無污染,日益為人們重視。
目前,淀粉接枝超強吸水劑在日本已能工業(yè)化生產。預計到2010年,中同高吸水樹脂的市場容量約為8千t/a;2005年,我國高吸水性樹脂產能約6萬t/a,具有一定的市場發(fā)展?jié)摿?。近年國內對淀粉接枝SAP的合成研究發(fā)展迅速,主要集中在接枝單體、引發(fā)體系的選擇,聚合方法的優(yōu)化和樹脂應用上。在交聯(lián)劑的使用上,研究者多采用N,N’一亞甲基雙丙烯酰胺(MBA),但MBA具有雙丙烯結構,反應活性很高,容易在反應初期被消耗殆盡,反應后期無法進行交聯(lián)反應,產物結構不均勻,形成可溶聚合物,影響產物吸水性能。而對于其他類型的交聯(lián)劑,如金屬化合物的研究較少。三氯化鋁價格相對低廉,可節(jié)省生產成本,利于工業(yè)化生產,是具有較好應用前景的交聯(lián)劑。
Al3+與共聚物中的羧基形成離子鍵配合物,進行交聯(lián)反應,形成不溶于水的吸水樹脂,結構如圖l所示。三氯化鋁交聯(lián)時不消耗自由基,通過配合作用產生的化學鍵強度相對較低,有望形成交聯(lián)強度適中的產物,從而提高吸水性能。
作者采用三氯化鋁作為交聯(lián)劑,探索淀粉接枝超強吸水劑的合成工藝,制備出吸水率大于1400g/g的產品,對產品吸水、保水性能進行了評價。以馬鈴薯淀粉為原料,丙烯酸為接枝單體,過硫酸鉀為引發(fā)劑,三氧化鋁為交聯(lián)劑,合成了淀粉接枝丙烯酸高吸水性樹脂,并對產物進行性能測試和紅外、紫外可見光譜的結構表征。考察了影響產物吸水性能的5個合成條件,在反應溫度65℃,3ml,ω(K2S20R)=l%水溶液,2mLω(AlC13)=1%水溶液,n(淀粉):m(丙烯酸)=1:6,單體中和度70%時,樹脂達到最高的吸去離子水倍數(shù)1440g/g。產物粉術2min可達到飽和吸水率的50%,凝膠能有效延長水分蒸發(fā)時間,吸自來水率達到560g/g,具有良好的工農業(yè)和市場應用前景。
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