实验22高吸水性树脂的制备 目的要求 了解高吸水性树脂的基本功能及其用途 2、 了解合成聚合物类高吸水性树脂制备的基本方法 3、 了解反向甚浮聚合制备亲水性聚合物的方法。 实验质到 吸水性树脂指不溶于水 、在水中溶账的具有交联结构的高分子。吸水量达平衡时，以干 粉为基准的吸水率倍数与单体性质、交联帝度以及水质情况，如是杏含有无机盐以及无机盐 浓度等因素有关。根据吸水量和用途的不同大致可分两大类：吸水量仪为干树脂量的百分之 数「者，吸水后具有一定的机械强度，它们称之为水凝胶，可用作接触眼镜、医用修复材料、 参透草等。另一类吸水量可大干树脂的数1-倍，甚个高达300倍，称之为高吸水性树脂 高吸水性树脂用途「分广泛，在石化、化工、 、农业、 医疗以及山常生活中有着广泛的 应用，用作吸水材料、堵水材料、用于蔬菜栽培、吸水尿布等。 根据原料来源、亲水基团引入方式、交联方式等的不同，高吸水性树脂有许多品种。目 前，习惯上按其制备时的原料来源分为淀粉类、纤维素类和合成聚合物类三大类，前两者是 车天然高分子中引入亲水基团制成的.后者测是亲水性单公的聚合或合成高分子化合物的 化学改性制得的 吸地说，高吸水性树脂在结构上应具有以下特点 1、分子中具有强亲水性基团，如赛基、羟基等。与水接触时，聚合物分子能与水分子 迅速形成氢键或其它化学键，对水等强极性物质有一定的吸附能力。 2、聚合物通常为交联型结构，在溶剂中不溶，吸水后能迅速溶胀。山于水被包裹在呈 凝胶状的分子树络中，不易流失和挥发。 3 聚合物 具有 的立体结构和较高的分子量， 吸水后能保持一定的机械强度 成聚合物类高吸水性树脂目前主要有聚丙烯酸盐和聚乙烯醇系两大系列。根据所用原 料、制备工艺和亲水基团引入方式的不同，衍生出许多品种。其合成路线主要有两条途径： 一是山亲水性单体或水溶性单体与交联剂共聚，必要时加入含有长碳链的憎水单体以提高具 机械强度。调整单体的比例和交联剂的用量以获得不同吸水率的产品。这类单体通常经山自 山基聚合制备。第二中合成途径是将已合成的水； 答性高分 子进行化学交联使之转变成交联结 构，不溶于水而仪溶胀，本实验采用第一条合成路线，用水溶性单体丙烯酸以反向悬浮聚合 方法制备高吸水性树脂。 通常，悬浮聚合是采用水作分散介质，在搅拌和分散剂的双重作用下，单体被分散成细 小的颗粒进行的聚合。山于丙烯酸是水溶性单体，不能以水作为聚合介质，因此聚合必须在 有机溶剂中进行，即反向悬浮聚合（参见实验3） 将丙烯酸与 二烯类单体在引发剂作用下进行共聚，可得交联型聚丙烯酸。再用氢氧化缺 等强碱性物质处理，将-COOH转变为-COON,即得到聚丙烯酸盐类高吸水性树脂： H2C=CH CH2=CH-R-CH =CH2 COOH
COOH CH2-CH-CH2-CH-CHz-CH-CH2-CH2 COOH wwwCH2-CH-CH2 CH-CH2CH-CH2一CH NaOH COONa wwCH2-CH-CH2 -CH-CH2-CH-CH2-CH2 COONa COONa 丙烯酸在聚合过程中山于强烈的氢健作用，自动加速效应分严重，聚合后期极易发生 凝胶，故工业上常采用将丙烯酸先皂化再聚合的方法 三、 主要试剂和仪器 1、主要试剂 名称 试剂 规 用昂 单体 丙烯酸 聚合级 50g 二醇双丙烯酸甲階 AR 5g 引发剂 过硫酸胺 AR 0.25g 悬浮剂 单月桂酸山梨糖醇酯 AR 2.5g 分散介质 环己烷 CP 150m 氢氧化钠-乙醇溶液 10% 200m 2 主要仪器 250ml旁口三口瓶一个，冷凝器一支、100℃温度计一支、电动搅拌器一套、150ml布 氏漏斗一只、20ml烧杯一个、50ml1烧杯一个，抽滤瓶、恒温水浴惜、150m培养Ⅲ一只、 100ml×100ml布袋一只、干操器、点空装置一套 四、 实验步骤 树脂制备 (1)称取单月桂酸山梨糖醇酯2.5g于烧杯中，加入环己烷150g,搅拌使之溶解。 (2)称取丙烯酸50g,三乙二醇双丙烯酸甲喵5g于烧杯中，加入过硫酸胺0.25g,搅 拌使之溶解。 (3)按图22()安装好聚合反应装置（见实验2）环己烷溶液加入到装有搅拌器、冷 凝器和温度计的三口瓶中，开动搅拌，升温金80℃ ,停止搅拌，将单体混合溶液加入三口 瓶中。玉新开动搅拌，调节搅摔速度，使单体分散成大小适当的液滴。 (4)保温反应2h。然后升温全90℃，继续反应1h。 (5)撒去热源，搅拌下自然冷知全室温 (6)用布氏漏斗抽滤，然后用无水乙醇淋洗二次，每次用乙醇50l。最后抽干，铺在 培养皿中，置于85℃烘箱中烘全恒重 放于干燥器中保存 (7)取上述干燥的树脂30g,置于二口瓶中，加入氢氧化钠-乙醇溶液200m1。装上冷 凝器和温度计，室温下静置1，然后开动搅拌，升温全溶液开始回流，注意回流不婴太制 烈。回流下保持2h
(8)撒去电源，搅拌下自然冷却金室温。用布氏漏斗抽滤，用无水乙醇淋洗三次，每 次用乙醇50ml。最后抽干，铺在培养皿中，置于85℃烘箱中烘企恒重，所得的高吸水性树 脂放于干燥誉中保 吸水率测完 (1)取布袋一只，于自来水中浸透，沥去滴水，并用滤纸将表面水分吸干。称重，记 下湿布袋的质量G, (2)称取上述已烘干的高吸水性树脂2g左右，放入另一同样布料和大小的布袋中，将 布袋口部扎紧。 (3)将500ml中烧杯中装满自来水，将装有高吸水性树脂的布袋置于水中，静置0.5h 取出，沥干水。当布袋外无水滴后，再用滤纸将布袋表面擦干，称重，记为G2。 (4)高吸水性树脂的吸水率S山下式计算： 5%=G2-G-W ×100%(g水/但树脂 式中，W为试样的质量(g) (5)用同样方法测定高吸水树脂对去离子水的吸水率 四、 结果与讨论 1、 高吸水性树脂制备讨程中要避免与水接健 2、 比较高吸水性树脂对自来水与去离子水的吸水率，讨论引起二者差别的原 3、如果实验中所用的二乙二醇双丙烯酸甲酯的用量加大，试分析高吸水性树 脂的吸水率将会发生如何变化。 4、讨论高吸水性树脂的吸水机里 五、 背景知识 高吸水树脂是60年代开发成功的一类功能高分子.这是一类具有强亲水 性基团并通常具有一定交联度的高分子材料，吸水能力可达自身质量的数「倍全约 3000倍，吸水后立即溶胀为水凝胶，有优异的保水性，即使在受压的情况下，被吸 收的水也不容易被挤出来。吸了水的树脂经干燥后，吸水能力仍可恢复。山于上述 的奇特性能， 高吸水树脂问世30多年 发极其迅速， 应用 域很快渗透到各行 各业，如在石油、化工、轻工、建筑等领域作为堵水剂、脱水剂、增粘剂、速凝剂 帝封材料等：在医疗卫生部门中用作外用膏药的基材、缓释性药剂、能吸收血液和 分泌物的绷带、人工皮肤材料、抗血栓材料等：在农业生产中，用作土壤政良剂、 保水剂、苗木处理剂等：在口常生活中，高吸水性树脂史是广泛被用于吸水性抹布、 餐巾、鞋垫、一次性尿布、卫生巾、玩具等。 近年水发展了以N异丙基丙烯酰胺为主要成分的水凝胶，山于聚N-异丙基丙烯酰胺本身具 有温敏特性，与丙烯酸共聚得到水凝胶，又具有酸敏特性，因此这种吸水性树脂口益受到人 们的重视