本论文受中海油能源股份有限公司惠州石化分公司委托,在实验室研究丙烯酸系高吸水树脂的基础上,针对如何进一步提高高吸水树脂的综合性能,降低丙烯酸树脂的生产成本的问题进行探究,同时向环境友好型材料发展,提高丙烯酸系高吸水树脂的自身效益和价值。本论文以丙烯酸(AA)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AM)、羧甲基纤维素(CMC)为有机单体,以麦饭石为无机矿物,以N,N’-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)与过硫酸钾(KPS)分别作为反应体系的交联剂与引发剂,通过微波辐射法合成了(AA-AMPS-CMC)/MDS高吸水树脂。研究了麦饭石用量、单体配比、引发剂用量、交联剂用量、丙烯酸中和度和微波功率对树脂吸液性能的影响,并通过正交实验得到了较优工艺。采用X射线衍射(XRD),红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)和热重(TG)等仪器对(AA-AMPS-CMC)/MDS树脂的分子结构和形态进行了表征。结果表明:当m(AA):m(AMPS):m(CMC)=10:1.5:0.3,微波功率为260W,丙烯酸中和度为75%,麦饭石用量、引发剂用量、交联剂用量分别为3%、0.3%、0.1%(以AA的质量为基准)时,此时树脂的吸蒸馏水倍率高达1257g/g,吸生理盐水倍率达92g/g。另外,通过XRD、FTIR、SEM、TG等测试分析结果显示,改性后的麦饭石为有机单体的插入提供了更大的插层空间,有机单体均参与了共聚并插层进入了MDS层间,增大了 MDS的层间距,形成插层型复合高吸水树脂,且该高吸水树脂具有良好的热稳定性。研究了高吸水树脂的吸液性能和动力学模型、保水性能及机理分析、降解性能及降解机制,结果表明:(1)树脂在蒸馏水和生理盐水中的吸液速率随着时间的增加呈现先增大后减小的趋势,分别在12min和16min可达到饱和转态。在重复吸水过程,该复合高吸水树脂表现出了良好的重复使用性能。另外,该高吸水树脂在生理盐水中溶胀初期表现为Fickian溶胀,在生理盐水中的溶胀行为符合二级动力学模型。(2)高吸水树脂在自然条件下、不同压力下、不同温度下和不同转速下的保水性能,以及不同温度下的保水动力学分析,结果表明:在自然条件下,高吸水树脂在12天之后仍能保持较高的保水率,表现出了良好的保水性能;在不同温度(30℃、50℃、70℃、90℃)下,高吸水树脂的保水率随着环境温度的升高而逐渐降低,在50℃、70℃、90℃环境下保水时间分别为:29h、12h和8h,该树脂在较高温度下仍可以表现出了良好的保水性能;在不同压力下,高吸水树脂的保水率随着压力的增加而逐渐降低,当压强为196kg/m3时,保水率仍为86.3%,说明在较高压强下树脂也表现出了较好的保水性能;在不同转速下,高吸水树脂的保水率随着转速的增加而降低,在转速为8000r·min-1离心30min时,凝胶的保水能力达93.61%,说明在高转速下树脂仍保持较高的保水率。高吸水树脂保水动力学分析显示,在不同温度(30℃、50℃、70℃、90℃)下,高吸水树脂的保水反应属于零级反应,保水过程中反应速率方程为k=3.2×10~7e(-4.4×10~4/RT)。(3)高吸水树脂在自然条件下具有一定的降解能力,在土壤环境下30天内降解率为36.2%,表现出了良好的降解性能。树脂的降解速率符合零级降解动力学模型,动力学方程为:St=S0-0.2237t。