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摘 要：以N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)、丙烯酸(AA)为原料，N,N´-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂，过硫酸钾(K2S2O8)为引发剂，采用自由基聚合合成水凝胶。分别研究了原料配比、交联剂用量、引发剂比例、盐浓度、pH对水凝胶吸水能力的影响，确定了最佳用量及条件。结果表明：NVP/丙烯酸共聚物水凝胶的最佳条件为丙烯酸跟NVP的质量比为1：1.1~1：1.2之间;引发剂的用量为丙烯酸单体质量的4%~5%;交联剂的用量为丙烯酸单体质量的7%~8%.水凝胶的吸水率随着盐浓度的增加而减小；pH为7~9时水凝胶的吸水率最高，合成温度是75℃。10426
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关键词: N-乙烯基吡咯烷酮；丙烯酸；水凝胶；溶胀率；吸水率
Synthesis and Characterization of Copolymer Hydrogels of Poly(N NVP-co-acrylic acid)
Abstract: Using acrylic acid(AA)and N-vinyl pyrrolidone(NVP) as starting materials, N-N'-methylene bisacrylamide as the crosslinker and potassium persulfate as the initiator, copolymer hydrogels of poly(N-vinyl pyrrolidone-co-acrylic acid) was synthesized by free-radical-initiated polymerization. Investigated the ratio of raw materials, crosslinker, initiator, salt concentration, pH on the absorption capacity of the hydrogel to determine the optimal dosage and conditions. The results showed that the optimum conditions of the synthesis of the hydrogel for AA with NVP mass ratio between 1:1.1~1:1.2; the dosage of initiator is the quality of acrylic monomer 4%~5%;the amount of crosslinking agent is the quality of acrylic monomer 7%~8%,and with the increasing salt concentration,the water-absorption rate of the hydrogel decreases;when the pH is between7~9 and the synthesis temperature is75 ℃,the water absorption of the hydrogel is highest.
Key Words: N–vinyl pyrrolidone; Acrylicacid; N–N’ –methylene–bis–acrylamide; Swelling rate; Water-absorption rate
目 录
摘 要 1
引 言 2
1 实验部分 3
1.1 实验仪器与试剂 3
1.1.1 实验仪器 3
1.1.2 试剂 3
1.2 NVP/丙烯酸共聚物水凝胶的制备 3
1.3 傅里叶红外分析测试 4
1.4 水凝胶溶胀率的测定 4
1.5 水凝胶失水率的测定 4
2 结果与讨论 5
2.1 傅里叶红外分析测试 5
2.2 NVP/丙烯酸共聚物水凝胶溶胀性能的测定 6
2.3 反应物的配比对水凝胶吸水率的影响 6
2.4 交联剂的用量对水凝胶吸水率的影响 7
2.5 引发剂用量对水凝胶吸水性能的研究 8
2.6 pH对水凝胶吸水率的影响 9
2.7 NVP/丙烯酸共聚物水凝胶在不同盐溶液中的溶胀情况 10
3 结论 11
参考文献 12
致 谢 15
NVP/丙烯酸共聚物水凝胶的制备与性能研究引 言
聚乙烯吡咯烷酮简称PVP，中文名称：聚文酮，是N-乙烯基吡咯烷酮（简称NVP）通过本体聚合、溶液聚合等方法得到。聚乙烯吡咯烷酮(PVP)是重要的水溶性高分子精细化学品，由于它具有优异的溶解性、成膜性、分散稳定性、生理相容性等优点，还可以与许多有机化合物和无机化合物相结合,已被广泛地应用于医药医疗卫生、化妆品等日用化工品、办公用品、纺织印染工业、食品饮料、酿造、洗涤剂、涂料和原料、粘接剂、新材料等重要领域。
有关PVP的研究主要分为两大领域,一是单体N-乙烯基吡咯烷酮的合成研究，二是由单体合成聚合物PVP及其应用的研究。聚合物PVP分为均聚物、交联聚合物以及共聚物三大类,均聚物是由N -乙烯基吡咯烷酮(NVP)的一种单体在一定条件下聚合得到的产物,均聚PVP根据分子量的不同,性能和用途也各有差异;交联聚合物是由单体NVP与少量特定的含双官能团的交联剂分子在引发剂的作用下反应生成的聚合物,交联PVP大多数不溶于水,主要用于食品、饮料及啤酒酿造中;共聚PVP是由NVP与另一种含不饱和键的分子聚合而生成的聚合物, 主要用于日用化工中,可与NVP共聚的不饱和单体有乙酸乙烯酯、丙烯酰胺、甲基丙烯酸甲酯、马来酸酐、丙烯醇、丙烯酸、丙烯氰、苯乙烯、氯乙烯、乙烯基丁基醚等。不同组成的共聚物,其性能与用途也不同,如NVP与丙烯酸的共聚物有较强的粘接能力,可用于胶水或固体胶的制造。将NVP单体直接加热到140℃以上，或者在NVP溶液中加入引发剂加热，或者在NVP的溶液中（溶剂可以是水、乙醇、苯等）加入引发剂通过自由基溶液聚合，或者直接用光照射NVP单体或其溶液都可以得到PVP均聚物，聚合方法不同，得到的聚合物结构和性能都有所不同，其中自由基溶液聚合得到的聚合物组成、结构较均匀，性能也比较稳定，是NVP均聚最常用的方法，调节单体浓度、聚合温度、引发剂用量等反应条件即可以得到不同分子量和不同水溶性的PVP均聚物。其中NVP广泛应用于以下领域：塑料，木材，造纸，金属，油墨，电子，黏合剂。