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以聚丙烯(PP)无纺布为基体,采用γ射线共辐照和预辐照的方法,辐照接枝丙烯酸,制得了聚丙烯基弱酸性阳离子交换纤维。
在氮气氛条件下进行共辐照聚合反应,莫尔盐的用量为0.2%。讨论了辐照剂量、单体浓度以及无机酸对接枝率的影响。将聚丙烯无纺布与接枝单体在室温下用γ射线共辐照接枝,接枝率随辐照剂量和单体浓度的增大而上升,且在硫酸加入的情况下,接枝率由原来的50%以下增加到120%以上,比原来增大了4-6倍。
在预辐照聚合反应中,通过正交试验得到各因子对接枝率的影响强弱顺序为:单体浓度>反应活性剂浓度>反应温度>反应时间。研究了辐照剂量、辐照后放置时间、单体浓度及固液比对接枝率的影响。结果表明,接枝率随着单体浓度的升高而增大,随辐照剂量和固液比的增加先增后减。在辐照剂量为80kGy,固液比为1:200时,接枝率达到最大。聚丙烯无纺布辐照后随放置时间的增长,接枝率依次递减,放置一周后,接枝率为0%。
通过红外分析、扫描电镜图等证明丙烯酸均已接枝到PP基体上。WAXD图和DSC图表明,接枝后纤维的微晶尺寸变大,结晶度增大。采用以上两种方法制备的Na型离子交换纤维具有很高的吸水率,当接枝率为162.25%时,吸水率最高(324.49%)。同时对接枝纤维进行了交换容量的测试,测得实际交换容量为3.7mmol/g。并研究了PP离子交换纤维对Cr(Ⅲ)的吸附情况,吸附容量达1.04mmol/g。进行了接枝纤维对海水中痕量重金属富集的初步研究,分别从吸附能力、吸附率和吸附选择性角度讨论了聚丙烯基H型和Na型纤维对海水中Na+、Mg2+、K+、Ca2+、Cu2+、Zn2+、Pb2+、Cd2+八种离子的静态及动态吸附情况.结果表明,八种离子在海水中共存时,对重金属离子Cu2+、Zn2+、Pb2+、Cd2+表现出较好的吸附选择性,且动态吸附的吸附选择性好于静态吸附,由于浓度Pb2+较小,对Cu2+、Cd2+、Pb2+、Zn2+四种重金属离子的动态吸附量大小顺序为Cu2+> Zn2+> Cd2+>Pb2+.
对共辐照和预辐照接枝后的聚丙烯酸残留液进行了分子量的测试,并将转化为聚丙烯酸钠用作分散剂,测试了分散性及分散率,结果表明,共辐照和预辐照接枝后的聚丙烯酸残留液分子量均在500-6000之间,可以作为分散剂直接使用。当分子量为657时,对CaC03的分散性为240.22(mgCaCO3/g),分散效果良好.