论文总字数：26848字

摘 要

高吸水性树脂（SAP）是一种新型功能高分子材料，吸水倍数高，已广泛应用于生产和生活各个领域。作为堵水调剖材料，传统高吸水性树脂存在吸水速率过快、凝胶强度低、抗盐性较差等问题；本课题引入疏水性单体丙烯酸叔丁酯（tBA），与丙烯酰胺（AM）和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸（AMPS）在偏高领土表面进行共聚，合成了偏高领土基高吸水性树脂。通过单因素实验和正交实验探索其最佳合成工艺和配方，对其吸水性能进行测试，分析了影响SAP吸水性能的因素：单体AM、AMPS和tBA的质量分数、偏高领土的用量、交联剂N,N'-亚甲基双丙烯酰胺（NMBA）和引发剂过硫酸铵（APS）的质量分数以及反应温度7个因素，并得出最优配方：保持物系总质量为100g，AM用量为7.5g，AMPS用量为20g，tBA用量为5ml，偏高岭土用量5g，交联剂NMBA用量为单体总质量的0.08%，引发剂APS用量为单体总质量的0.3%，其余为水的质量，反应温度为45℃。最优产物吸0.9%NaCl水溶液倍数为23.35g/g，吸自来水倍数为68.07g/g，吸0.9%NaCl水溶液饱和溶胀后凝胶强度为999.83KPa，所合成的高吸水性树脂具有良好的抗盐性以及较高的凝胶强度。

关键词：高吸水性树脂 偏高领土基 丙烯酸叔丁酯 疏水性 吸水倍数 凝胶强度

The preparation of metakolin-based super absorbent polymer

Abstract

Super Absorbent Polymer(SAP) is a kind of new functional polymer material which has high water absorbent capacity and has been applied to various fields. Traditional SAPs, used for water shutoff and profile control in the high permeability formations, have some server weaknesses, including high water uptake rate, low gel strength after absorbing water and bad salt resistance. To tackle these problems, hydrophobic monomer-tert Butyl Acrylate is introduced in the research, copolymerizing with Acrylamide(AM) and 2-Acrylamide-2-methylpro panesulfonic acid(AMPS) on the crosslink skeletons of metakaolin.By means of single factor experiment and orthogonal experiment, a new kind of metakaolin-based super absorbent polymer was synthesized and tested.Through the test, factors influencing the properties of water-absorbing of the copolymer are summarized, including the dosage of AM, AMPS, tBA and metakaolin and the application amount of the crosslinker and the initiator as well as the reaction temperature. Besides, the optimal polymerization condition is obtained as followed: m(metakaolin) = 5g , m(AM) = 7.5g , m(AMPS) = 20g, V(tBA)=5ml, w(crosslinker)= 0.08%, w(initiator)=0.3%, 2 hours reaction under the temperature condition of 45℃. The water absorbent capacity of above-mentioned metakaolin-based super absorbent polymer in tap water and 0.9% NaCl solution were 1678g/g and 145g/g respectively and the gel strength after absorbing water is 999.83KPa.

Key words: SAP; Metakolin-based; tBA; hydrophobic; Water absorbent capacity; Gel strength

目 录

摘要 I

ABSTRACT II

第一章 文献综述 1

1.1 国内外高吸水性树脂的发展 1

1.2 高吸水性树脂的分类 2

1.3 高吸水性树脂的吸水原理 4

1.3.1高吸水性树脂的吸水结构 4

1.3.2 高吸水树脂的吸水机理 5

1.3.3 高吸水性树脂的吸水理论 5

1.4 复合类高吸水树脂的研究 6

1.4.1 蒙脱石系 7

1.4.2 海泡石系 7

1.4.3 高岭土系 7

1.5 疏水型高吸水性树脂 8

第二章 实验部分 9

2.1 研究内容和技术路线 9

2.1.1.研究内容 9

2.1.2.技术路线 9

2.2.高吸水性树脂的合成机理与制备方法 9

2.2.1.超吸水性复合树脂的合成反应机理 9

2.2.2.高吸水树脂的制备方法 10

2.3 偏高岭土基高吸水性树脂的性能指标与测试方法 12

2.3.1 吸液倍数 12

2.3.2 吸水速率 12

2.3.3 凝胶强度 13

2.4 实验方案 14

2.4.1 实验原料 14

2.5 设计并进行试实验 16

第三章 实验结果与讨论 18

3.1 疏水性分析 18

3.2 正交实验结果分析 20

3.3 高吸水性树脂的微观表征 22

第四章 结论 25

参考文献 26

致 谢 29

1. 文献综述

高吸水性树脂（SAP）是一种含亲水基团并经适度交联而形成的具有三维网络结构的功能高分子材料，其可吸收自身重量几百倍甚至几千倍的水。由于具有良好的亲水性、保水性以及生物相容性，高吸水性树脂已广泛应用于日常生活、农业生产、石油化工、环境保护、医疗卫生、美容化妆及食品加工等各个领域^[1-3]。

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