论文总字数：35026字

摘 要

高吸水性树脂（SAP）是一种含有强亲水性基团并具有一定交联度的功能高分子材料，用途广泛。作为一种新型功能性高分子材料，高吸水树脂具有吸水倍数高，自适应能力强等特点，可以用作堵水调剖剂。作为堵水调剖材料，传统高吸水性树脂存在吸水速率过快、凝胶强度低、抗盐性较差等问题。本课题采用水溶液聚合法，引入疏水性单体丙烯酸叔丁酯（tBA），与丙烯酰胺（AM）和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸（AMPS）和高岭土进行共聚，合成了高岭土基高吸水性树脂，通过正交实验和单因素实验并就高岭土目数、引发剂种类及用量、单体浓度对高吸水性树脂吸水性能的影响进行分析。对合成的高吸水性树脂进行热重分析，利用红外光谱对产物结构进行表征。研究结果表明，制备的高吸水性树脂具有良好的热稳定性，高领土与AM、AMPS和tBA形成了高领土基/三元共聚高吸水性树脂。优选的高岭土基高吸水性树脂其合成条件为：固定加水量为50g，高岭土用量1.5g，tBA用量为15ml，AMPS用量为4.5g，AM用量为7.5g，交联剂NMBA和引发剂APS用量分别为单体总质量的0.08%和0.3%，温度为40℃。对应高岭土基高吸水性树脂吸0.9%NaCl水溶液倍数为24.7g/g，吸自来水倍数为74.7g/g，吸0.9%NaCl水溶液后凝胶强度为827.25KPa，具有良好的耐盐性以及较高的凝胶强度。

关键词：高吸水性树脂 吸水机理 高领土基 丙烯酸叔丁酯 吸水倍数 凝胶强度

ABSTRACT

Super absorbent polymer is a kind of having hydrophilic group and cross-linked functional polymer material,widely used in many fields such as sanitary goods,sealing composites and medical drug-delivery systems.As a new type of functional polymer materials, high water absorbing resin can be used for water plugging because of its characteristic such as high water absorbency and strong adaptive ability.As a new type of functional polymer materials, high water absorbing resin have become the new drilling plugging agent because of its characteristic such as high water absorbency and strong adaptive ability.As the water shutoff material, the traditional high water absorbent resin have the problems of water absorption rate too fast, low gel strength, anti salt tolerance is poor etc..This topic uses aqueous solution polymerization and introduces hydrophobic monomers tert butyl acrylate (tBA), copolymerizing with Acrylamide(AM) and 2-acrylamide-2-methyl propane sulfonic acid(AMPS) on the cross-link skeletons of kaolin.The effects of initiator of kaolin particle size, type and amount of initiator, monomer concentration on the swelling properties of high water absorbent resin were analyzed.This experiment using thermogravimetric analysis on the thermal stability of finished product testing, also by using infrared spectrum, the structure of the product have been characterized.The results showed that high absorbent resin prepared in this experiment has good thermal stability,infrared spectroscopy also showed kaolin,AM, AMPS and tBA formed a high territorial/terpolymer superabsorbent.The best performance of kaolin superabsorbent resin synthesis conditions:m(kaolin) =1.5g,V(tBA) = 15ml, m(AM) = 7.5g, m(AMPS) = 4.5g,w(cross-linker)= 0.08%, w(initiator)=0.3%, 2 hours reaction at 40℃. The water absorbent capacity of above-mentioned kaolin-based super absorbent polymer in tap water and 0.9% NaCl solution were 24.7 g/g and 74.7 g/g respectively and the gel strength after absorbing water is 827.25KPa.

Key words:super absorbent polymer; absorbent mechanism; Kaolin based; Tert butyl acrylate; Water absorption; Gel strength

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 文献综述 1

1.1 前言 1

1.2　高吸水树脂的发展 1

1.2.1国外发展概况 1

1.2.2国内发展概况 2

1.3 高吸水性树脂的分类 2

1.2.1按原料来源分 2

1.2.3淀粉系高吸水性树脂 3

1.2.4纤维素系高吸水性树脂 3

1.2.5合成树脂系高吸水性树脂 3

1.4 高吸水树脂的吸水理论 3

1.5 高吸水性树脂的合成 5

1.5.1高吸水性树脂的合成方法 5

1.5.2高吸水性树脂的合成工艺 6

1.6 高吸水性树脂的应用 6

1.6.1卫生制品行业 7

1.6.2土壤改良剂 7

1.6.3日用化工 7

1.6.4油田化学中的应用 8

1.7 高吸水性树脂的改性 9

1.8 复合类高吸水树脂的研究 12

1.9 结语 13

第二章 实验部分 14

2.1 研究思路 14

2.1.1研究内容 14

2.1.2技术路线 14

2.2 实验方案 14

2.2.1实验原料 14

2.2.2.实验仪器 17

2.3 实验设计 17

2.3.1正交实验 17

2.3.2单因素试验 18

2.4 高岭土基高吸水性树脂的性能指标及测试方法^[52-58] 18

2.4.1吸水倍数 18

2.4.2吸水速率 18

2.4.3凝胶强度 19

2.4.4热稳定性 19

第三章 实验结果与讨论 20

3.1 正交分析 20

3.2 单因素实验 23

3.3 高吸水性树脂的保水性 27

3.4 高吸水性树脂的微观表征 28

3.4.1热重分析 28

3.4.2红外光谱分析 29

第四章 结 论 30

参考文献 31

致 谢 35

第一章 文献综述

1.1 前言

高吸水性树脂(super absorbent resin)是近几十年来开发的具有极强吸液功能和保水功能的高分子材料，它具有自身几十倍乃至上千倍的吸水能力和加压也不脱水的高保水性性能，因而广泛应用于医疗卫生、农林、日常生活等方面。利用其对烃类介质的疏水性和强吸水性可进行油田堵水调剖作业。近十年来，国内外竞相研发此类高分子材料，使得其的发展势头非常迅猛。由于其吸盐能力较之吸水能力低很多，且吸水速率较慢^[1]，因此现在研究工作者致力于提高其吸盐能力以及表面改性的研究。

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