聚丙烯腈-蒙脫土高吸水性復(fù)合材料的制備與性能研究.pdf

1、本課題主要針對目前高吸水性材料存在的高成本、低耐鹽性等缺點(diǎn)，以腈綸廢料為基本原料，制備聚丙烯腈/蒙脫土高吸水性復(fù)合材料。討論了蒙脫土的加入對高吸水性復(fù)合材料性能的影響，并通過X射線衍射，初步探討了聚丙烯腈/蒙脫土高吸水性復(fù)合材料的制備機(jī)理。
　　在腈綸廢料的水解過程中，采用堿法水解，考察了反應(yīng)時(shí)間、投料比等因素對水解反應(yīng)的影響，試驗(yàn)結(jié)果表明：在一定范圍內(nèi)，水解時(shí)間越長，水解反應(yīng)進(jìn)行的越完全；通過調(diào)節(jié)腈綸廢料、堿和水的比例，可以控制

2、腈綸廢料的水解程度。
　　試驗(yàn)選取了三種交聯(lián)劑——CaCl2、AlCl3、N,N-亞甲基雙丙烯酰胺來制備吸水材料。以AlCl3為交聯(lián)劑制備的吸水材料，無論是在材料的吸水倍率方面還是材料吸水后的凝膠強(qiáng)度方面，都優(yōu)于使用其它兩種交聯(lián)劑制備的吸水材料。
　　以AlCl3為交聯(lián)劑，試驗(yàn)選取添加四種蒙脫土——鈣基蒙脫土、鈉基蒙脫土、有機(jī)蒙脫土和柱撐蒙脫土，在相同試驗(yàn)條件下，討論了四種蒙脫土的添加對復(fù)合材料的吸水性能的影響。與其它三種蒙

3、脫土相比，添加柱撐蒙脫土，使高吸水性材料具有較好的耐鹽性。
　　隨后，對聚丙烯腈/蒙脫土高吸水性復(fù)合材料的制備工藝條件進(jìn)行優(yōu)化，確定了復(fù)合材料制備的最佳工藝條件：在室溫下，添加柱撐蒙脫土且其用量為6％，采用10%AlCl3溶液為交聯(lián)劑且用量為2.5mL，制備的復(fù)合材料吸去離子水倍率為141.875g/g，吸鹽水（0.9%NaCl溶液）倍率15.25g/g。并得出如下結(jié)論：柱撐蒙脫土中的聚羥基鋁離子不僅對蒙脫土起到柱撐的作用，在復(fù)合

4、材料中還起到了交聯(lián)劑的作用；由于柱撐蒙脫土的加入，使復(fù)合材料的耐鹽性有明顯的改善，但同時(shí)材料的吸水速率也有所減慢。
　　最后，通過X射線衍射分析，初步探討了聚丙烯腈/柱撐蒙脫土高吸水性復(fù)合材料的制備機(jī)理：柱撐蒙脫土中的聚羥基鋁離子起到了對蒙脫土的柱撐和對腈綸廢料水解產(chǎn)物交聯(lián)的雙重作用；且隨著交聯(lián)劑AlCl3的緩慢滴加，Al3+與腈綸廢料水解產(chǎn)物進(jìn)行交聯(lián)，蒙脫土片層被交聯(lián)后所形成的巨大的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)撐開，但蒙脫土片層結(jié)構(gòu)被撐開的幅度