天然高分子系高吸水樹脂及其改性水性聚氨酯的制備與性能研究.pdf

1、高吸水樹脂(SAR),通常又被稱作超強吸水劑,是一種能瞬間吸收自身體積數(shù)倍乃至數(shù)百倍的水的新型功能高分子材料。其吸水保水機理簡單地說就是具有三維網狀結構的高分子材料達到溶脹平衡的過程。以高吸水樹脂為主的傳統(tǒng)吸水保水材料具有吸收速率快,保水能力強,熱穩(wěn)定性高,一定條件下能回收重復使用等諸多特性。由于近年來人們環(huán)境保護意識的增強,高吸水樹脂被主要應用于農林園藝、沙漠改造、石油開采、建筑材料等行業(yè),與此同時其在醫(yī)藥、個人衛(wèi)生產品等方面的應用也

2、得到長足的發(fā)展。但高吸水樹脂仍存在生產工藝復雜、成本較高、機械性能較差的缺點,這在一定程度上制約了其發(fā)展。
　　水性聚氨酯(WPU)水替代有機溶劑,不僅保存了聚氨酯基材強度高、耐酸堿性好等一系列優(yōu)秀性能,還兼具了無毒、環(huán)保、不可燃及節(jié)能等優(yōu)點,被廣泛應用于涂料、膠黏劑、紡織助劑、皮革加工助劑、醫(yī)用材料等領域。但水性聚氨酯中含有大量的親水基團,導致其原始制品耐水性差、固含量低、干燥速度慢、粘附力低。為了提高其綜合性能,進一步擴大其使

3、用范圍,必須對水性聚氨酯進行改性。
　　綜上所述,將SAR與WPU有機的結合,可以達到兼顧二者優(yōu)良性能的目的,有望得到綜合性能良好的吸水性聚氨酯產物。
　　本論文主要的研究對象是:天然高分子系SAR以及以其作為功能材料的改性WPU的合成工藝,SAR的吸液性能和WPU的各項性能。
　　文中首先采用微波輻照引發(fā)法制備了兩種三元共聚體系的SAR。對SAR最佳單體配比的研究結果如下:SA(SAR)的最佳配比為:mAA/mST=

4、6,SA含量占總單體量的5％,AA中和度為70%;XG(SAR)的最佳配比為:mAA/mAM=5,XG含量為總單體質量的3%,AA中和度為70%。吸液能力測試發(fā)現(xiàn),兩種SAR產物的吸液能力都隨著測試液離子濃度的增加而下降,但總體吸鹽水能力仍較好。
　　采用共混法制備了SA與XG兩種復合膠膜。對SA復合膠膜的機械性能測試表明:SA復合膠膜的拉伸強度隨R值(-NCO/-OH摩爾比)的增大或ωWPU的增大而增大;其斷裂伸長率隨R值的增大

5、或ωWPU的增大而減小。拉伸強度的最大值為9.40MPa,出現(xiàn)在R=1.25,ωWPU=90%試樣中;斷裂伸長率的最大值為437.3%,出現(xiàn)在R=0.95,ωWPU=10%試樣中。SA復合膠膜試樣的吸水性能測試表明,SA復合膠膜的吸水倍率隨R值增大或ωWPU增大而減小。R=0.95,ωWPU=10%,吸水時間為5.5h時SA復合膠膜吸水倍率達到最大值180.58%。
　　XG復合膠膜的機械性能測試顯示:XG復合膠膜屬于硬而脆的材料

6、,其拉伸強度隨R值的增大而增大,隨ωWPU的增大而減小,其中最大值為9.82MPa,出現(xiàn)在R=1.25,ωWPU=10%時;斷裂伸長率隨R值的增大而減小,隨ωWPU的增大而增大,當R=0.95,ωWPU=90%時,XG斷裂伸長率為最大值28.02%。吸水能力測試表明,R值增大,XG復合膠膜吸水倍率明顯下降;ωWPU增大,XG復合膠膜的吸水倍率也隨之下降。當 R=0.95,ωWPU=10%,吸水時間為52h時,XG復合膠膜吸水倍率達到最大