CN101250243A - 一种两性半互穿网络水凝胶及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种两性半互穿网络水凝胶及其制备方法。特别是以水溶性单体丙烯酸和阳离子聚丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵为原料制得的两性半互穿网络水凝胶。该方法包括在引发剂和交联剂存在下，水溶液中部分中和的丙烯酸发生共聚交联形成网络结构，高分子链的阳离子聚丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵贯穿在网络中形成两性半互穿网络凝胶。该两性凝胶对废水中的金属离子有良好的吸附能力，在金属的回收和环境保护方面具有重要的应用前景。

Description

一种两性半互穿网络水凝胶及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种两性半互穿网络水凝胶及其制备方法，特别涉及一种对废水中的金属离子有良好的吸附能力的两性半互穿网络水凝胶及其制备方法。
背景技术
随着信息时代的到来，“电子垃圾”废弃物的处置和资源化已经成为亟待研究的课题。电脑、电视机、手机等电子产品都含有铜、镍、等重金属。目前将废旧电子产品作为一般垃圾丢弃到荒野或垃圾堆填埋是处理电子垃圾的主要方法，但是其所含的铜，镍等重金属就会渗透污染土壤和水质，经植物、动物及人的食物链循环，最终造成中毒事件的发生，威胁人类的身体健康。所以环境中重金属离子的吸附与回收具有十分重要的意义。
中国专利CN 119844A也提到了一种用于离子吸附的凝胶，由于合成过程中使用了有机溶剂二甲基亚砜(DMSO)，易造成环境二次污染，不利于环境友好，且生产工艺复杂。
中国专利CN1586706A提到了一种温敏性互穿网络凝胶，由于使用单体NIPAAm，单体价格昂贵，生产工艺复杂。对金属的吸附能力差。
发明内容
本发明提供的一种两性半互穿网络水凝胶，其构成为：被中和剂中和的单体丙烯酸的质量百分比浓度为13.3～16.7％，单体阳离子聚丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的质量百分比浓度为6.7～8.3％，交联剂质量百分比为单体的0.05～0.1％，引发剂质量百分比为单体的0.05～0.1％，其余为水；
所述的单体丙烯酸和阳离子聚丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的质量比为2∶1；
所述的中和剂为氢氧化钠、氢氧化钾或氢氧化铵；
所述的阳离子聚丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵重均分子量为100000～150000；
所述的交联剂为N，N-亚甲基双丙烯酰胺；
所述的引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵或过硫酸钠。
本发明所提供的两性半互穿网络凝胶的制备步骤和条件如下：
(1)将丙烯酸单体溶于水中用中和剂调节pH范围为8～10，冷却，丙烯酸的质量百分比浓度为13.3～16.7％。
(2)加入阳离子聚丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵于上述溶液，阳离子聚丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的质量百分比浓度为6.7～8.3％。
(3)加入交联剂，为N，N-亚甲基双丙烯酰胺。其质量百分比为单体的0.05～0.1％。混合均匀通氮气1小时。
(4)最后加入引发剂，为过硫酸铵、过硫酸钾或过硫酸钠。其质量百分比为单体的0.05～0.1％。
(5)然后将所得溶液在60℃下聚合反应12小时，得到一种两性半互穿网络水凝胶。
将其烘干粉碎，即可用于吸附废液中的重金属离子。
本发明所制备的半互穿网络凝胶对Cu2+、Ni2+具有较好的吸附能力，分别可达120mg/g、100mg/g(干凝胶)。而且制备的凝胶具有很好的保水能力，在金属的回收、土壤保水、环境保护方面应用前景广泛。
具体实施方式
实施例1
将16克的丙烯酸单体用氢氧化钾10克调节pH为8，溶液冷却后，加入重均分子量为100000的阳离子聚丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵8克，然后加入N，N-亚甲基双丙烯酰胺0.012克，去离子水85.98克。混合均匀后通氮气1小时，最后加入过硫酸铵0.012克。所得溶液在60℃下聚合反应12小时，即得产品。单体质量百分比浓度为20％。Cu2+、Ni2+的吸附能力可达108mg/g、89mg/g(干凝胶)。
实施例2
将16克的丙烯酸单体用氢氧化钠7克调节pH为9，溶液冷却后，加入重均分子量为130000的阳离子聚丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵8克，然后加入N，N-亚甲基双丙烯酰胺0.018克，去离子水73.31克。混合均匀后通氮气1小时，最后加入过硫酸钾0.018克。所得溶液在在60℃下聚合反应12小时，即得产品。单体质量百分比浓度为23％。Cu2+、Ni2+的吸附能力可达111mg/g、92mg/g(干凝胶)。
实施例3
将16克的丙烯酸单体用氢氧化铵6.2克调节pH为10，溶液冷却后，加入重均分子量为150000的阳离子聚丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵8克，然后加入N，N-亚甲基双丙烯酰胺0.024克，去离子水65.75克。混合均匀后通氮气1小时，最后加入过硫酸钠0.024克。所得溶液在在60℃下聚合反应12小时，即得产品。单体质量百分比浓度为25％。Cu2+、Ni2+的吸附能力可达120mg/g、100mg/g(干凝胶)。

Claims (3)

1.一种两性半互穿网络水凝胶，其成分构成及配比为：被中和剂中和的单体丙烯酸的质量百分比浓度为13.3～16.7％，单体阳离子聚丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的质量百分比浓度为6.7～8.3％，交联剂质量百分比为单体的0.05～0.1％，引发剂质量百分比为单体的0.05～0.1％，其余为水；
所述的单体丙烯酸和阳离子聚丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的质量比为2∶1；
所述的中和剂为氢氧化钠、氢氧化钾或氢氧化铵；
所述的交联剂为N，N-亚甲基双丙烯酰胺；
所述的引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵或过硫酸钠。
2、一种两性半互穿网络水凝胶，其特征在于，所述的阳离子聚丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵重均分子量为100000～150000。
3、一种两性半互穿网络水凝胶的制备方法的步骤和条件如下：
按配比，(1)将丙烯酸单体溶于水中用中和剂调节pH范围为8～10，冷却，丙烯酸的质量百分比浓度为13.3～16.7％；
(2)加入阳离子聚丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵于上述溶液，阳离子聚丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的质量百分比浓度为6.7～8.3％；
(3)加入交联剂N，N-亚甲基双丙烯酰胺，混合均匀通氮气1小时；
(4)最后加入引发剂过硫酸铵、过硫酸钾或过硫酸钠；
(5)然后将所得溶液在60℃下聚合反应12小时，得到一种两性半互穿网络水凝胶。
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