有机高分子吸湿材料的吸附模型与机理

选聚丙烯酸钠(PAA)、聚丙烯酰胺(PAM)、丙烯酸-甲基丙烯酸共聚物P(AA-MA)、丙烯酸-丙烯酰胺共聚物P(AA-AM)、丙烯酸-甲基丙烯酸-丙烯酰胺共聚物P(AA-AM-MA),系统研究其吸湿过程和机理。吸湿性能的测试结果表明,硅胶和分子筛10 h内便饱和,有机高分子吸湿材料仍能持久吸湿,其饱和吸湿容量比硅胶提高至少6%以上,比分子筛提高至少50%以上,吸湿速率快于硅胶和分子筛。吸附动力学实验表明,有机高分子吸湿材料的吸湿主要遵循准二级动力学模型,吸湿率受湿度和高分子树脂自身的吸附性能影响。Freundlich吸附等温模型证实有机高分子吸湿材料吸湿并非单层吸附,而是物理吸附和化学吸附同时发生,且多以化学吸附为主。热力学分析得该吸湿过程为吸热反应且可自发进行。     

丙烯酸和丙烯酰胺共聚合的竞聚率测定及其共聚物的吸湿性能研究

水溶液聚合法合成了聚丙烯酸-丙烯酰胺P(AA-AM)。系统研究不同单体配比、单体总浓度等条件对P(AA-AM)吸湿性能的影响。正交实验确定最佳反应条件,其最高吸湿率达1.05g/g。吸湿实验结果发现P(AA-AM)共聚物的吸湿性能优于其相应的均聚物和传统的无机吸湿材料硅胶和分子筛。采用红外光谱法确定共聚物组成,再由Fineman-Ross方程计算单体竞聚率。得知丙烯酸的竞聚率大于丙烯酰胺的竞聚率且均1,表明聚合物有共聚趋势。SEM照片显示加脲后,共聚物生成孔洞结构,其有效吸湿比表面积增加。TGA分析进一步证明P(AA-AM)共聚物的生成。     

聚丙烯酰胺及其多孔材料吸湿性功能研究

以丙烯酰胺(AM)为单体,N,N’-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,亚硫酸钠-过硫酸铵为引发剂,采用水溶液聚合法制备聚丙烯酰胺(PAM)吸湿材料。系统研究了单体浓度、交联剂用量和水解度等聚合条件对其吸湿性能的影响。吸湿实验表明,PAM的吸湿性能优于传统的无机吸湿材料硅胶和分子筛。采用聚乙二醇(PEG)、碳酸钙(CaCO3)两种致孔剂合成多孔PAM,并与PAM的吸湿性能进行对比。实验结果知PAM/PEG的吸湿速率比PAM提高50%以上,吸湿容量也显著提高;而PAM/CaCO3的吸湿效果并不理想。热失重分析TGA得出PAM/PEG比PAM的热稳定性稍稍降低,而PAM/CaCO3的热稳定性则稍稍提高。     

聚丙烯酸-甲基丙烯酸-丙烯酰胺P(AA-MA-AM)三元共聚物的合成及其吸湿性能研究

以丙烯酸、丙烯酰胺和甲基丙烯酸为单体,N,N’-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,过硫酸钾为引发剂制备P(AA-AM-MA)高分子吸湿材料。系统研究单体浓度、单体配比等因素对其吸湿性能影响。根据正交实验,P(AA-AM-MA)最高吸湿率达0.95g/g。应用Sigma Stat 3.5进行多元线性回归分析得各因素与吸湿率的数学关联式,吸湿量直观分析表明,六因素影响吸湿性的主次顺序:脲含量>中和度>单体浓度>单体配比>交联剂浓度>引发剂浓度。     

聚丙烯酸钠/尿素多孔材料的制备与吸湿性能

首次以丙烯酸(AA)和尿素(U)为原料,N,N′-亚甲基双丙烯酰胺(MBAA)为交联剂,亚硫酸氢钠-过硫酸铵为引发剂,采用水溶液聚合法制备聚丙烯酸钠/尿素多孔材料(PAA/U)。研究了中和度、尿素含量等聚合条件对其吸湿性能的影响。由正交实验确定了最佳反应条件,其吸湿率最高达0.975 g/g。应用SigmaStat3.5进行多元线性回归分析得到各因素与吸湿率的数学关联式。红外光谱(FT-IR)和热重(TGA)分析表明,添加尿素后,形成了新的吸湿基团异氰酸根。扫描电镜(SEM)观察到PAA/U表面出现孔洞,增加了有效吸湿比表面积,其吸湿性能明显提高。     

P(HEMA-co-MAA)纳米凝胶的制备与pH响应性

以甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)和甲基丙烯酸(MAA)为聚合单体,异辛烷为分散介质,Span80和Tween80为复配乳化剂,采用反相微乳液聚合法制得不同单体配比的聚(甲基丙烯酸羟乙酯-co-甲基丙烯酸)(P(HEMA-co-MAA))纳米凝胶。确定了产物的pKa值及实际单体物质的量比,对产物的形貌进行了表征并研究了产物的pH响应性.结果显示,MAA物质的量分数为20%的纳米凝胶的pKa值为5.83,在pH=3和pH=7时其数均粒径分别为48 nm和90 nm;当环境pH接近pKa值时,纳米凝胶分散液的浊度明显降低,溶胀率明显上升,表观黏度急剧增加,说明纳米凝胶具有良好的pH响应性。     

甲基丙烯酸聚乙二醇(400)单酯的合成

通过严格控制酸醇比、催化剂、阻聚剂、温度及50%的酯化率采用聚乙二醇和甲基丙烯酸合成了甲基丙烯酸聚乙二醇(400)单酯,用吸水剂-硅胶取代传统使用的有毒带水剂,避免了后期分离有机溶剂及有毒物质对环境的污染。对合成的大单体的结构进行了红外表征;并对不饱和单体含量进行了测定。结果表明:试验的双键变化率为3%(小于5%),认为本试验是正常的酯化过程且合成的大单体正是所需的酯化物。     

三元阻垢剂IA/AA/HEMA的制备与性能

以衣康酸(IA)、丙烯酸(AA)和甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)为单体,采用水溶液聚合法制备三元共聚阻垢剂IA-AA-HEMA,以阻垢率为指标,利用称垢法评价其阻垢效果;利用P-B试验和CCD实验优化阻垢剂制备条件。结果表明IPA投加量15%、KPS投加量8%、单体配比n_(IA)∶n_(AA)∶n_(HEMA)=1∶0.5∶0.3、聚合温度86℃、聚合时间85 min的最优条件下,阻垢率最大可达96.69%,其中聚合温度和单体配比n_(IA)∶n_(AA)对阻垢率的影响极为显著,聚合时间和KPS显著影响次之。红外光谱表征表明IA-AA-HEMA阻垢剂聚合成功,CaCO_3垢样的扫描电镜分析结果表明加入IA-AA-HEMA后CaCO_3垢样结构明显疏松,阻垢效果良好。     

含氟丙烯酸树脂的合成及性能研究

以甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)为主要单体,甲基丙烯酸全氟烷基酯(FMA)为合氟单体,甲基丙烯酸羟基乙酯(HEMA)为交联单体,采用溶液聚合法合成含氟丙烯酸树脂,并与固化剂六甲撑二异氰酸酯(HDI)三聚体固化成膜.研究了软硬单体配比、羟值、聚合温度、氟单体含量及添加方式等因素对树脂粘度、分子量及其分布以及涂膜的疏水性、硬度、附着力和耐热性的影响.结果表明,在m(BA):m(MMA)=6:4、羟值为64.8mg/g、氟单体用量为3%且采用后期添加、反应温度为85℃的条件下制得了含氟丙烯酸树脂,其分子量Mn=26980,分布窄(D=1.391),涂膜与水的静态接触角达到110°,硬度为1H,附着力为0级,分解温度为310℃.     

链转移剂单体合成支化聚苯乙烯及其表征

以α-甲基丙烯酸和3-巯基己醇为原料,采用直接酯化法合成了链转移剂单体α-甲基丙烯酸-3-巯基己酯(MMH)。以偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂,在MMH存在下进行苯乙烯的常规自由基聚合反应。通过高效液相色谱、气相色谱、三检测凝胶渗透色谱(TD-GPC)和核磁共振氢谱(1H-NMR)对链转移剂单体、聚合反应过程和聚合物进行了表征分析。结果表明,链转移剂单体MMH的纯度可以达95%以上,以MMH为支化单体,可以通过常规自由基聚合反应合成支化聚苯乙烯,得到的支化聚苯乙烯不但具有相对较高的分子量和相对较窄的分子量分布(-Mw.MALLS=370300,-Mw/-Mn=6.9),而且具有较高的支化程度因而表现出较低的特性黏度(g′=0.427)。