硅藻土聚丙烯酸钠高吸水性复合材料的制备与性能研究.PDF

硅藻土/聚丙烯酸钠高吸水性复合材料的制备与性能研究 潘亚平，范力仁，沈上越，徐志良 中国地质大学 材料科学与化学工程学院 湖北 武汉 430074） 高吸水性树脂由于具有优良的吸水和保水性能而被广泛应用于农林园艺、生 理卫生用品、医药、石油、化工、环保、建材和食品等众多领域[1]。目前该材料在 [2] 应用上尚需要解决三大问题 :即降低成本﹑提高凝胶强度和材料的耐盐性。使用 非金属矿物与传统的高吸水树脂复合,不仅可以降低成本,而且能够有效提高树脂 的凝胶强度,改善其耐盐性和保水性,对环境的污染也小,是一种提高高吸水树脂 综合性能的经济而实用的有效途径。 本文采用水溶液聚合法,使硅藻土与有机树脂复合,充分发挥硅藻土所具有的 多孔性构造和亲水性的特点[3,4],制备出成本低、吸水性能好的高吸水性复合材料。 制备高吸水复合材料的主要影响因素有：矿物用量﹑交联剂用量﹑引发剂用 量﹑中和度及反应温度等，在综合考察各影响因素的基础上,选用和设计了五因素 四水平 L 5 [５] 16 (4)正交实验方案 ,通过分析正交实验结果,同时考虑降低成本及提高 材料的耐盐性方面,得出当硅藻土含量为为单体的20%，反应温度为65℃，丙烯酸 单体浓度为 25%，单体的中和度为70%，交联剂含量0.14%，引发剂含量0.25%时 可获得较好的结果。对实验结果做级差分析得出控制交联剂用量是提高复合材料 吸水倍率的关键,而矿物含量则是影响其吸盐水倍率的主要因素。同时着重考察了 矿物含量对复合材料吸水性及耐盐性的影响。 1600 600 自来水 ) g 500 ) 1200 / CaCl2溶液 g g / 400 g （ （ 800 率 300 生理盐水 率 倍 倍 水 200 水 400 盐 吸 吸 100 0 0 0 20 40 60 80 100 120 0 20 40 60 80 100 120 硅藻土含量（% ） 硅藻土含量（% ） 图2.1 硅藻土含量对吸水率的影响 图2.2 硅藻土含量对复合材料耐盐性的影响 Fig2. 1 Effect of concentration of diatomite Fig2.2 Effect of concentration of diatomite on water absorbency on salt-resistance 研究结果表明,添加一定量的硅藻土后，其吸水性有较大幅度提高，特别是当 硅藻土含量为60%时达到最大值1424 g/g （如图２. １所示）。这在其他矿物/高分 子吸水复合材料中是不多见的，这对于降低材料成本无疑具有十分重要的意义。 但硅藻土具有独特的孔结构，比表面积大，吸附性强，可吸附大量的水，另外由 于硅藻土表面具有活性