辉光放电电解等离子体引发制备耐盐性高吸水树脂

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等离子体作为物质存在的第四态,主要由正、负离子、电子和中性粒子组成,是一种很好的导电体,也是宇宙中99%的物质的存在形态。实验室常用的等离子体分为低温等离子体和高温等离子体两种。辉光放电等离子体属于低温等离子体,是一种偏离法拉第电解定律的电化学过程。在此过程中,当两极间的电压足够高时,针状阳极与溶液之间产生的辉光使周围溶剂迅速汽化,产生真空蒸汽鞘,进而生成H·、·OH、H2O2、e-aq、HO2·等高能活性粒子。这些粒子所具有的能量高于溶液化学反应所需活化能,故可作为某些反应的引发剂。本论文研究了辉光放电电解等离子体引发制备丙烯酸类耐盐性吸水树脂,全文分四章。第一章简要介绍了等离子体的特点、低温等离子体的产生方法及其主要应用领域,叙述了辉光放电电解等离子体的产生及其应用与发展。另外,还介绍了耐盐性吸水树脂目前的研究进展、制备方法、表征方法、性能评价指标、应用领域以及改进其耐盐性的方法。第二章用淀粉对丙烯酸(AA)和丙烯酰胺(AM)聚合物进行接枝共聚改性。以N,N-亚甲基双丙烯酰胺(NMBA)作交联剂,采用辉光放电电解等离子体引发溶液聚合技术合成了淀粉接枝的耐盐性高吸水树脂。研究了放电电压、放电时间、交联剂用量、单体中丙烯酸与丙烯酰胺的摩尔比以及丙烯酸中和度等因素对接枝共聚物性能的影响。通过红外光谱、电子扫描电镜、对接枝共聚物进行了表征。结果表明,淀粉有效接枝到了聚合物上。所合成的接枝树脂对纯水和0.9%氯化钠溶液的吸收倍率分别为821 g/g和80 g/g,10 min内对盐水吸收量可达最大吸收倍率的75%。且该方法制备工艺简单、产品性能优良,制得改性树脂具备吸水倍率高,吸水速率适宜,耐盐性好的优点。第三章以丙烯酸(AA)、丙烯酰胺(AM)及甲基丙烯酸-β-羟乙酯(HEMA)为单体,N,N-亚甲基双丙烯酰胺(NMBA)为交联剂,采用辉光放电电解等离子体引发溶液聚合技术合成了三元共聚耐盐性高吸水树脂。考察了放电电压、放电时间、交联剂用量、丙烯酸对丙烯酰胺的摩尔比、以及丙烯酸中和度等因素对树脂吸盐水率的影响。用红外光谱(FT-IR)和扫描电镜(SEM)对产物进行了结构表征。结果表明,耐盐性吸水树脂在室温下对蒸馏水和0.9 %氯化钠水溶液的吸收倍率分别为996 g/g和82 g/g,10 min时的最大吸收倍率为67%。第四章为改进树脂耐盐性,引入含磺酸基的甲基丙烯磺酸钠(SMAS)作单体,用辉光放电等离子体引发溶液聚合技术合成了(PAA-AM-SMAS)耐盐性高吸水树脂。考察了放电电压、放电时间、交联剂用量、丙烯酸与丙烯酰胺摩尔比以及丙烯酸中和度等因素对树脂吸盐水率的影响。用红外光谱(FT-IR)和扫描电镜(SEM)对产物结构进行了表征。性能研究结果表明,耐盐性吸水树脂在室温下对蒸馏水和0.9%氯化钠水溶液的吸收倍率分别为1180 g/g和95 g/g,10 min时可达最大吸收倍率的72%,且凝胶溶胀后强度、弹性和分散性良好。
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