有机埃洛石复合高吸水材料的制备及其性能研究

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1、AThesisSubmittedtoZhengzhouUniversityfortheDegreeofMasterPreparationandPropertiesofOrganic／HalloysiteNanotubesSuperabsorbentCompositesMaterialsByYanfeiWangSupervisor：Prof．BingZhangChemicalTechnologyChemicalEngineeringandEnergySchoolApril，2014学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈

2、交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。学位论文作者：互廷飞日期：如件年r月31日学位论文使用授权声明本人在导师指导下完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属郑州大学。根据郑州大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权郑州大学可以将本学位

3、论文的全部或部分编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或者其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。本人离校后发表、使用学位论文或与该学位论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为郑州大学。保密论文在解密后应遵守此规定。学位论文作者：歪廷长曰期：Ⅻ砰年g-月3l曰摘要有机／无机复合吸水材料作为一种新型吸水性材料，近年来成为国内外研究的热点，因其兼具有有机物与无机物的优点，能够有效提高吸水材料凝胶强度、耐盐性和热稳定性等综合性能，因此复合高吸水材料的研究越来越受到人们的重视。埃洛石纳米管(HNTs)是一种呈中

4、空管状结构的天然粘土类硅酸盐矿物，具有比表面积大、热稳定性高、无毒无害和价格低廉等优点，已经在多种复合材料中应用。本课题以埃洛石纳米管及不同有机单体为原料，过硫酸铵(APS)Y寸引发剂，N，N．亚甲基双丙烯酰胺(MBA)N交联剂，采用水溶液聚合法合成了三种有机／埃洛石复合吸水材料，通过扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)和热重(TG)的方法对样品进行表征，并对复合材料的综合性能进行研究。具体研究内容如下：(1)聚丙烯酸．丙烯酰胺／埃洛石复合材料的制备及其吸水性研究以HNTs、丙烯酸(AA)和丙烯酰胺

5、(AM)为原料，制备聚丙烯酸．丙烯酰胺／埃洛石(PAA．AM／HNTs)复合吸水材料。通过考察在不同HNTs掺入量、APS用量、AM和AA摩尔比、AA中和度下PAA．AM／HNTs时的吸水性，得出其最佳合成条件为：HNTs添加量为10％，APS用量为1．0％，AM和AA的摩尔比为3：5，AA的中和度为70％，此时吸水倍率达到1276g／g。SEM表征结果表明：该材料具有孔径在10岬左右的多孔结构，HNTs能均匀地分散在复合材料的内部。分别研究了其吸水速率、保水性能、重复利用性能以及在不同pH、盐溶液、有机溶剂等环境

6、下的吸水性能，结果表明：与聚丙烯酸．丙烯酰胺(PAA．AM)相比，PAA—AM／HNTs复合材料的吸水能力明显提高，达到1255g／g；在60℃和100℃下保温5h以内，PAA．AM／HNTS拥有更好的保水性能；同时PAA．AM／H[NTs具有良好的重复利用性，重复利用5次后的吸水倍率仍能保持其最初的78．O％。(2)聚2一丙烯酰胺．2．甲基丙磺酸．丙烯酰胺／埃洛石复合材料的制备及其吸水性研究捅要以HNTs、AM和2．丙烯酰胺．2．甲基丙磺酸(AMPS)N原料，制备聚2．丙烯酰胺．2．甲基丙磺酸．丙烯酰胺／埃洛：石

7、(PAMPS-AM／HNTs)复合吸水材料。通过考察在不同HNTs掺入量、MBA用量、AMPS和AM摩尔比、水解时间下PAMPS．AM／HNTs的吸水性，其最佳合成条件为：HNTs掺入量为5％，MBA用量为0．1％，AMPS和AM的摩尔比为1：5，水解时间为1h，此时吸水倍率达到1080g／g。SEM、TG表征表明：该材料的表面粗糙而结构疏松，热稳定性好。分别研究了其吸水速率、保水性能、重复利用性能以及在不同pH、盐溶液、有机溶剂等环境中的吸水性能，结果表明：PAMPS．AM／HNTs在前30min内具有较快的吸水

8、速率，达到1050g／g；在60℃和100℃下保温3．5h以内，PAMPS．AM／HNTs拥有更好的保水性能；同时啪S。Al＼4删TS具有良好的重复利用性，重复利用5次后的吸水倍率仍能保持其最初的83．3％。(3)壳聚糖．聚丙烯酸．丙烯酰胺／埃洛石复合材料的制备及其对铜离子的吸附研究以壳聚糖(CTS)、AA、AM和HNTs为原料，制备壳聚糖．聚丙烯酸．丙烯酰