酸处理凹凸棒黏土对有机无机复合吸水性树脂性能的影响.pdf

·试验研究·IM&PI}工41W与加工2006年第10期

文章编号:1008一7524(2006)0一0007一04
酸处理凹凸棒粘土对有机一无机复合
高吸水性树脂性能的影响’

陈浩‘，“，王文己‘，“，张俊平’,2，王爱勤’

(1.中国科学院兰州化学物理研究所，甘肃兰州730000;2.中国科学院研究生院，北京100049)

摘要:本文考察了不同酸化浓度、时间和温度等因素对凹凸棒粘土及聚丙烯酸胺/凹凸棒土有机一无机复合高吸
水性树脂性能的影响。结果表明，随盐酸浓度的增加，复合树脂的吸水率呈先减小后增大的变化趋势，盐酸浓度为
6mol/L时制备的复合树脂的吸水率最低;随酸化时间的延长，复合树脂的吸水率逐渐增大;随酸化温度的升高，复合
树脂的吸水率呈现增加的趋势。该结果说明对凹凸棒粘土进行不同方式的酸处理，可不同程度地影响复合高吸水性
树脂的吸水性能。
关键词:凹凸棒粘土;酸处理;复合吸水树脂;吸水率
中图分类号:P574,TD985文献标识码:A

0引言1.1原料与试剂
高吸水性树脂是一种具有很强吸水和保水能本实验所用样品采自甘肃临泽红色凹凸棒粘
力的功能高分子材料。由于具有保水、保肥和改土矿，研磨过320目筛。实验所用的丙烯酞胺、
良土壤等功能，在节水农业和生态建设中得到了N,N’一亚甲基双丙烯酞胺、过硫酸按及其他试
应用〔‘〕。但目前农林用的高吸水性树脂是由丙齐d皆为分析纯。
烯酸或丙烯酞胺聚合而成的，存在成本较高，耐盐1.2仅器和设备
碱性能差等不足，从而制约了大面积的推广应用。红外光谱仪:ThermoNicolet,NEXUS,TM,
近年来有机无机复合成为材料学科的重要发展方采用澳化钾压片制备样品。化学成分分析用帕纳
向之一，有机无机复合高吸水性树脂的制备也受科(PANalytical)公司产的MagixPW2403X射线
到了广泛关注[(2-510荧光光谱仪。离心机:TDL一5一A型离心机，上
在有机无机复合高吸水性树脂的制备中，已海安亭科学仪器厂。搅拌器:81一2型恒温磁力
报道的无机粘土有蒙脱土〔2)、高岭土[3]、云母[’]搅拌器，上海司乐仪器厂。
和凹凸棒土〔5〕等。凹凸棒是一种纤维状富镁铝1.3实验方法
的层链状硅酸盐矿物，富存于凹凸棒粘土矿中，因盐酸与凹凸棒粘土按液固比10:1混合，设置
表面有活性较强的Si一OH，因而可用来制备有机不同酸浓度、时间和温度进行处理。然后离心，蒸
无机复合高吸水性树脂。酸处理因能改善凹凸棒馏水洗至pH约为6,105℃烘干，再粉碎至320
粘土的理化性能而备受人们的关注〔6-7J。为此，目，得到不同酸处理的凹凸棒粘土样品。将7.10g
我们在合成聚丙烯酞胺/凹凸棒土复合高吸水性丙烯酞胺加入到装有磁力搅拌器、冷凝管、温度计
树脂的基础上[5)，进一步考察了不同酸处理凹凸和氮气导管的四口瓶中，然后加入20mL蒸馏水
棒粘土对复合高吸水性树脂吸水性能的影响。溶解。完全溶解后，加入一定量凹凸棒粘土、N,
1实验N’一亚甲基双丙烯酞胺和过硫酸按，升温至40'C

。收稿8期:2006一04一10
基金项目:科技部“863”专项项目(2005AAZZ4030)资助。
作者简介:陈浩(1980一)，男，硕士研究生，从事功能化学材料和环境材料研究。

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反应3h。然后加入NaOH溶液，升温至95℃皂化由图1可见，在室温盐酸处理lh的条件下，
lh。反应结束后，产物用甲醇/水溶液洗涤，在无论是在纯水中还是在生理盐水中，随酸处理浓
70℃下烘干至恒质量，粉碎，过40-80目筛，即得度的增加，树脂的吸水率先减小后增大。
聚丙烯酞胺/凹凸棒土复合高吸水性树脂。树脂凹凸棒粘土表面含有的硅经基可参与高分子
吸水率的测定参照文献〔5]0网络的形成〔’〕。当盐酸浓度较小(2mol/L)时，酸
2结果与讨论化主要起到分解粒间杂质胶结物和碳酸盐矿物的
2.1不同酸浓度处理凹凸棒耘土对复合高吸水作用，粘土颗粒间杂质的去除使原本隐藏的活性
性树脂吸水性能的影响硅轻基裸露出来，在此过程中，粘土中凹凸棒的相
凹凸棒粘土的酸化作用主要表现为两方面:对含量也得以提高。因此，与原土相比(原土制备
一是矿物聚集体的解聚，主要为粒间杂质胶结物的树脂吸水率为1414g/g)，用2mol/L酸化土制
和碳酸盐矿物的分解;二是对阳离子的置换，起到备的树脂吸水率明显增大。当盐酸浓度逐渐增大
疏通孔道和增加矿物比表面积的作用。图1是不时，矿物表面所吸附的金属阳离子更多的被置换
同酸浓度处理凹凸棒粘土对复合高吸水性树脂吸下来，可交换性阳离子活性点数量明显减少，不利
水率的影响。于形成规整的网络空间，树脂的吸水率下降。经
8mol/L盐酸和浓盐酸处理的凹凸棒粘土颜