TPEE/P（AA⁃co⁃AM）吸水膨胀弹性体的制备及性能研究

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2022.03.002

中国塑料 ›› 2022, Vol. 36 ›› Issue (3): 9-14.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2022.03.002

TPEE/P（AA⁃co⁃AM）吸水膨胀弹性体的制备及性能研究

胡焕波¹^,²(), 吴唯¹(), 李宁¹, 赵天瑜¹, 邹志强¹

^1.华东理工大学材料科学与工程学院，中德先进材料联合研究中心，上海 200237
^2.裕克施乐塑料制品（太仓）有限公司，江苏苏州 215400

收稿日期:2021-11-30 出版日期:2022-03-26 发布日期:2022-03-25
通讯作者: 吴唯，博士，教授，博士生导师，从事先进功能性聚合物材料领域研究工作，wuwei@ecust.edu.cn
E-mail:steven.hu@oechsler.com.cn;wuwei@ecust.edu.cn
作者简介:胡焕波，高级工程师，从事新型聚合物材料和聚合物增材制造领域研究工作，steven.hu@oechsler.com.cn

Preparation and properties of TPEE/P（AA⁃co⁃AM） water absorbent elastomer

HU Huanbo¹^,²(), WU Wei¹(), LI Ning¹, ZHAO Tianyu¹, ZOU Zhiqiang¹

^1.Sino?German Joint Research Center of Advanced Materials，School of Material Science and Engineering，East China University of Science and Technology，Shanghai 200237，China
^2.OECHSLER Plastic Products （Taicang） Co，Ltd，Suzhou 215400，China

Received:2021-11-30 Online:2022-03-26 Published:2022-03-25
Contact: WU Wei E-mail:steven.hu@oechsler.com.cn;wuwei@ecust.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

针对吸水膨胀弹性体（WSE）在含盐溶液中膨胀倍率普遍不高、吸盐水性能和耐热性能不佳等问题，采用反向悬浮聚合方法，将丙烯酸（AA）单体与丙烯酰胺（AM）单体进行共聚，制备了新型聚丙烯酸?丙烯酰胺［P（AA?co?AM）］耐盐吸水树脂，并以热塑性聚醚酯弹性体（TPEE）为基体，制备了TPEE/P（AA?co?AM）吸水膨胀弹性体。研究了单体AA：AM质量比、交联剂N，N?亚甲基双丙烯酰胺（NMBA）含量对P（AA?co?AM）吸水性能的影响，并将TPEE分别与自制P（AA?co?AM）耐盐吸水树脂和市售吸水树脂CPNaAA共混制成的WSE的吸水性能和力学性能进行了比较。结果表明，当AA∶AM质量比为2.5∶1、NMBA含量为0.05 %（质量分数，下同）、过硫酸钾（KPS）含量为0.70 %、油相溶液与水相溶液质量比为2.5∶1时，P（AA?co?AM）吸蒸馏水和吸盐水综合效果最佳；P（AA?co?AM）对蒸馏水和对盐水的吸水倍率均高于市售吸水树脂CPNaAA，其中对盐水吸水倍率的增幅更明显；TPEE/P（AA?co?AM）的吸水膨胀性能优于TPEE/CPNaAA。

关键词: 吸水树脂, 丙烯酸, 丙烯酰胺, 热塑性聚醚酯弹性体, 吸水膨胀弹性体

Abstract:

To address the problems of low expansion rate in saline solution， poor saltwater absorption performance， and heat resistance of water absorbent elastomer （WSE）， a new type of polyacrylic acid acrylamide ［P（AA?co?AM）］ salt?resistant water absorption resin was prepared through reverse suspension polymerization using acrylic acid （AA） and acrylamide （AM） as monomers. A water?absorbent expansive elastomer based on the thermoplastic polyether ester elastomer （TPEE） and P（AA?co?AM） blend. The effects of monomer ratio of AA to AM and crosslinking agent （N，N’?methylene bisacrylamide， NMBA） content on the water absorption properties of P（AA?co?AM） were studied. Moreover， the water absorption properties and mechanical properties of WES prepared by self?made P（AA?co?AM） salt?resistant water absorption resin were investigated comparatively with a commercial water absorption resin， CPNaAA. The results indicated that P（AA?co?AM） exhibited optimal water absorption and water absorption performance at a mass ratio of AA to AM of 2.5∶1， a NMBA content of 0.05 wt%， a KPS content of 0.70 wt%， and a mass ratio of oil phase solution to water phase solution of 2.5∶1. The water absorption rate of P（AA?co?AM） to distilled water and brine was higher than that of the commercial water absorption resin. The increase of water absorption rate to brine was more significant. The TPEE/P（AA?co?AM） water?absorption expansive elastomer presented a fast water absorption rate at the initial stage， and its water absorption rate reached 80 wt% within 20 h. Then， the water absorption rate decreased gradually. The water?absorption expansive elastomer exhibited higher simultaneous water absorption rate， saturated water absorption rate， saturated water absorption time， the expansibility， extensibility， and flexibility after water absorption than those before water absorption. In summary， the TPEE/P（AA?co?AM） blend can act as a water?absorption expansive elastomer with excellent comprehensive performance.

Key words: water absorption resin, acrylic acid, acrylamide, thermoplastic polyether ester elastomer, water absorbent elastomer

中图分类号:

TQ325.7

胡焕波, 吴唯, 李宁, 赵天瑜, 邹志强. TPEE/P（AA⁃co⁃AM）吸水膨胀弹性体的制备及性能研究[J]. 中国塑料, 2022, 36(3): 9-14.

HU Huanbo, WU Wei, LI Ning, ZHAO Tianyu, ZOU Zhiqiang. Preparation and properties of TPEE/P（AA⁃co⁃AM） water absorbent elastomer[J]. China Plastics, 2022, 36(3): 9-14.

图/表 8

图1 AA∶AM质量比对P（AA?co?AM）吸水率的影响

Fig.1 Effect of AA∶AM monomer ratio on water absorption of P（AA?co?AM） copolymer

图2 交联剂NMBA含量对P（AA?co?AM）吸水率的影响

Fig.2 Effect of the content of NMBA crosslinking agent on water absorption of P（AA?co?AM） copolymer

图3 P（AA?co?AM）吸水树脂的红外光谱

Fig.3 Infrared spectrogram of P（AA?CO?AM） water absorption resin

图4 PAA?co?AM吸水树脂的SEM照片

Fig.4 SEM of PAA?co?AM water absorption resin

图5 PAA?co?AM吸水树脂的TGA分析

Fig.5 TGA analysis of PAA?co?AM water absorption resin

吸水树脂名称	溶液类型
吸水树脂名称	蒸馏水/g·g^-1	0.9 %NaCl溶液/g·g^-1
CPNaAA	422	61
P（AA⁃co⁃AM）	437	74

表1 吸水树脂吸水倍率的比较

Tab.1 Comparison of water absorption rate of various absorbent resins

图6 2种吸水膨胀弹性体对盐水吸水率随时间的变化情况

Fig.6 Absorption rate of the two absorbent expansive elastomers to salt water over time

吸水树脂名称	拉伸强度/MPa		断裂伸长率/%
吸水树脂名称	吸水前	吸水后	吸水前	吸水后
CPNaAA	8.12	6.72	212	466
P（AA⁃co⁃AM）	8.45	6.41	177	512

表2 2种吸水膨胀弹性体吸水前后力学性能比较

Tab. 2 Comparison of mechanical properties of two absorbent expansive elastomers before and after water absorption

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