论文部分内容阅读
聚天冬氨酸高吸水性树脂(Polyaspartic acid, PAsp)是一种低密度交联的含有羧基等强亲水性官能团、吸水但不溶于水的新型功能高分子材料。但由于其结构单一,存在耐盐性差等缺点,限制了其应用领域。因此,本文以单体L-天冬氨酸(L-Asp)热缩聚制备而成的聚琥珀酰亚胺(polysuccinimide, PSI)和γ-氨丙基三乙氧基硅烷改性的凹凸棒土为原料,N,N-二甲基甲酰胺为良性有机溶剂,1,6-己二胺为交联剂制备了改性凹凸棒土/聚天冬氨酸复合吸水树脂,探讨了影响其吸水性能的各种因素,优化了合成条件,并对其结构与性能进行了表征。首先在聚天冬氨酸(PAsp)吸水树脂制备过程中,探讨了PSI浓度、交联剂1,6-己二胺的加入量以及反应温度对聚天冬氨酸吸水性能的影响,并得出合成PAsp的最优化条件。研究了分散剂对PAsp吸水性能的影响。本文分别选取去离子水、甲醇、乙醇、正丁醇作为分散剂加入到聚琥珀酰亚胺(PSI,粘均分子量：94647)溶液中使之成一均匀体系,在此体系中加入交联剂1,6-己二胺制备了具有三维网络结构的环保型高吸水树脂,利用FT-IR、SEM、TG等手段对其进行了表征。通过比对四种分散剂对PAsp吸水树脂吸液性能的影响,得出以下结论：不论是何种分散剂,适量的单独加入均可显著提高吸水树脂的吸液倍率,其中以去离子水为优,在蒸馏水和生理盐水中的吸液倍率分别达945 g.g-1和94 g.g-1；以正丁醇作分散剂可明显提高吸水树脂的吸液速率,吸液7h即可达溶胀平衡；以去离子水与正丁醇的质量比为7：3的混合溶剂作为分散剂时,树脂的吸水性能较纯水与纯正丁醇作为分散剂要好,吸水6h后即达吸液平衡,吸水倍率可达1004g.g-1; PAsp树脂的吸水性能随着干燥次数的增加而逐渐下降,干燥5次后树脂的吸水倍率仍能达到400g.g-1,说明PAsp树脂具有较好的重复吸水性能。高吸水树脂吸水性较好,但耐盐性较差,而无机水凝胶(如粘土水凝胶)耐盐性较好,但不稳定。为克服这一缺点,可通过引入无机物,尤其是粘土,如高岭土、蒙脱土、凹凸棒土等,使其与吸水树脂复合可制得耐盐性较好且稳定的复合吸水树脂,另外,还可降低吸水树脂的生产成本。本文以聚琥珀酰亚胺(PSI,粘均分子量为78979)和凹凸棒土为原料,γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)为改性剂,1,6-己二胺为交联剂,采用溶液聚合法制备了具有三维网络结构的改性凹凸棒土/聚天冬氨酸复合吸水树脂。利用FT-IR、SEM等对其进行表征,并分别讨论了改性凹凸棒土的粒径、加入量和改性时间对复合树脂吸液性能的影响。结果表明：改性凹凸棒土的引入可有效改善树脂的微观结构,并提高其吸液性能与保水性能。制备改性凹凸棒土/聚天冬氨酸复合吸水树脂的最佳条件为：改性凹土粒径范围为0.045mm-0.054 mm、加入量为2wt%、改性时间为6.5h。此时复合树脂在蒸馏水和生理盐水中的吸水倍率分别为892 g.g-1与95 g.g-1,明显优于未复合的PAsp树脂；复合树脂在50℃恒温干燥6h后仍能保水66.12%,比未复的树脂提高了7.72%。