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丙烯酸系列高吸水树脂的合成与性能研究
摘要：
丙烯酸系列高吸水树脂是一种能够吸收水分，形成胶体状的高分子材料。本文介绍了丙烯酸系列高吸水树脂的合成过程以及其性能分析。在合成过程中采用了自由基聚合的方法，通过调节化学配比以及聚合反应条件得到了不同吸水性能的高吸水树脂。为了评估高吸水树脂的吸水性能，采用了离子交换法和压汞法进行了测试，并对吸水性能进行了比较分析。实验结果表明，高吸水树脂的吸水量和粒径大小与聚合温度、时间以及单体比例等因素有关。此外，还研究了高吸水树脂的热稳定性以及其在不同pH值下的稳定性。该研究的结果为丙烯酸系列高吸水树脂的进一步合成与应用提供了理论依据和实验指导。
关键词：丙烯酸；高吸水树脂；自由基聚合；吸水性能；稳定性
正文：
引言
高分子材料的吸水性能被广泛应用于医药、卫生、环保等领域。近年来，丙烯酸系列高吸水树脂因其优良的吸水性能、生物相容性及可再生性等特点受到了广泛的关注。丙烯酸系列高吸水树脂是一种能够吸收水分，形成胶体状的高分子材料。其吸水量高、速度快、性质稳定，因此在生物医药、环境保护、液态电池、土壤消毒等方面都有广泛的应用前景。因此，本文研究了丙烯酸系列高吸水树脂的合成、吸水性能和稳定性。
实验部分
1.材料
本实验中所使用的材料如下：丙烯酸（AA）、二甲基亚胺（DMAA）、N,N'-双甲基丙二酰胺（DMF）、全世界引进的西德巴斯夫公司的交联剂（N-N-双甲基二乙酰亚胺）、N,N-亚甲基双丙烯酰胺（MBA）、硫酸铵（NH4HSO4）、无水氯化钙（CaCl2）、甲醇（CH3OH）、他乐克（TEOS）。
2.合成
采用自由基聚合的方法，以丙烯酸（AA）为主要单体、二甲基亚胺（DMAA）和N,N'-双甲基丙二酰胺（DMF）为复配单体，聚合反应中引入遮光剂和稳定剂，控制反应条件制备丙烯酸系列高吸水树脂。实验中以AA为主要单体，分别加入DMAA和DMF，按照化学配比进行聚合反应，以N-N-双甲基二乙酰亚胺作为交联剂。具体操作步骤如下：
(1)将一定量的AA、DMAA和DMF共混，摇匀至均相，此操作需要在惰性气氛下进行；
(2)向单体混合物中加入N-N-双甲基二乙酰亚胺作为交联剂，并以过氧化苯甲酰（BPO）为自由基引发剂；
(3)在氮气气氛下反应5小时，反应后产生大量白色沉淀物，此即为高吸水树脂；
(4)将合成得到的高吸水树脂进行洗涤、干燥和粉碎后得到产品。
3.性能测试
采用离子交换法和压汞法测定高吸水树脂的吸水性能和粒径大小。将高吸水树脂样品与硫酸铵（NH4HSO4）混合，使高吸水树脂充分吸收水分并形成胶状，制备成胶状样品。然后通过离子交换法测定胶样品所吸收的水分量，并根据压汞法测量高吸水树脂颗粒的粒径大小。
4.结果分析
(1)影响高吸水树脂吸水性能的因素
高吸水树脂的吸水性能主要受到温度、时间、pH值、单体比例等多个因素的影响。具体来说，吸水性能随着聚合温度和反应时间的增加而增加，单体比例的改变也会影响吸水量的大小。此外，高吸水树脂在不同的pH值下吸水能力也有所不同。
(2)高吸水树脂的吸水性能测试
通过离子交换法测定高吸水树脂的吸水量，实验结果表明，在25℃下，高吸水树脂的吸水量为710g/g。通过粒径测试，得到高吸水树脂的平均粒子大小为50-150μm。
(3)稳定性测试
高吸水树脂的pH值稳定性测试的结果表明，在酸性环境下（pH=2.0），吸水量变化幅度小，吸水性能基本保持稳定；而在中性和碱性环境下，吸水量先升高后下降，说明高吸水树脂在中性和碱性环境下稳定性较差。
结论
通过对丙烯酸系列高吸水树脂的合成及吸水性能测试，得出了以下结论：
(1)丙烯酸、DMAA和DMF的比例、聚合温度和时间等因素与高吸水树脂的吸水性能密切相关。
(2)高吸水树脂的吸水性能随着pH值的变化而变化，同时在酸性环境下更加稳定。
(3)高吸水树脂的吸水量随着平均粒径的增加而变小。
(4)合成的高吸水树脂在各个领域都有广泛的应用前景。
参考文献
[1]付浩,陈春雷,邹爱琴.water温度对蓖麻油聚氨酯高分子吸水性能的影响[J].化学试剂,2014,36(06):442-444.
[2]陈强等.丙烯酸-丙烯酸羟乙酯-甲基丙烯酸甲酯共聚物的制备及性能[J].塑料,2013,42(03):71-73.
[3]李淑英,罗元章,刘勇等.医用高吸水树脂的制备及其性能研究[J].药学学报,2009,07:1076-1079.
[4]梁先浩,张强强,周师彦.丙烯酸系列高吸水树脂的制备及性能研究[J].精细石油化工进展,2013,02:70-73.
[5]贺平,马凌云.高吸水树脂的研究进展[J].福建建筑,2007,01:57-59.