聚丙烯腈/蒙脱土高吸水性复合材料的制备与性能研究

来源 :山东科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xiaoF123456789
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本课题主要针对目前高吸水性材料存在的高成本、低耐盐性等缺点,以腈纶废料为基本原料,制备聚丙烯腈/蒙脱土高吸水性复合材料。讨论了蒙脱土的加入对高吸水性复合材料性能的影响,并通过X射线衍射,初步探讨了聚丙烯腈/蒙脱土高吸水性复合材料的制备机理。在腈纶废料的水解过程中,采用碱法水解,考察了反应时间、投料比等因素对水解反应的影响,试验结果表明:在一定范围内,水解时间越长,水解反应进行的越完全;通过调节腈纶废料、碱和水的比例,可以控制腈纶废料的水解程度。试验选取了三种交联剂——CaCl2、AlCl3、N,N-亚甲基双丙烯酰胺来制备吸水材料。以AlCl3为交联剂制备的吸水材料,无论是在材料的吸水倍率方面还是材料吸水后的凝胶强度方面,都优于使用其它两种交联剂制备的吸水材料。以AlCl3为交联剂,试验选取添加四种蒙脱土——钙基蒙脱土、钠基蒙脱土、有机蒙脱土和柱撑蒙脱土,在相同试验条件下,讨论了四种蒙脱土的添加对复合材料的吸水性能的影响。与其它三种蒙脱土相比,添加柱撑蒙脱土,使高吸水性材料具有较好的耐盐性。随后,对聚丙烯腈/蒙脱土高吸水性复合材料的制备工艺条件进行优化,确定了复合材料制备的最佳工艺条件:在室温下,添加柱撑蒙脱土且其用量为6%,采用10%AlCl3溶液为交联剂且用量为2.5mL,制备的复合材料吸去离子水倍率为141.875g/g,吸盐水(0.9%NaCl溶液)倍率15.25g/g。并得出如下结论:柱撑蒙脱土中的聚羟基铝离子不仅对蒙脱土起到柱撑的作用,在复合材料中还起到了交联剂的作用;由于柱撑蒙脱土的加入,使复合材料的耐盐性有明显的改善,但同时材料的吸水速率也有所减慢。最后,通过X射线衍射分析,初步探讨了聚丙烯腈/柱撑蒙脱土高吸水性复合材料的制备机理:柱撑蒙脱土中的聚羟基铝离子起到了对蒙脱土的柱撑和对腈纶废料水解产物交联的双重作用;且随着交联剂AlCl3的缓慢滴加,Al3+与腈纶废料水解产物进行交联,蒙脱土片层被交联后所形成的巨大的三维网络结构撑开,但蒙脱土片层结构被撑开的幅度不大。蒙脱土与腈纶废料水解产物主要还是以混杂的形式存在于吸水材料中。
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