聚丙烯酰胺/蒙脱土复合材料热学性质的研究

Posted 2023-01-13 温度

篇首语：人喜欢习惯，因为造它的就是自己。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了聚丙烯酰胺/蒙脱土复合材料热学性质的研究相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

高吸水性高分子材料(SAP)是国外70年代发展起来的新型材料。它吸水能力大，保水性好，凝胶强度高，在国民经济各领域有广泛的应用。近年，研究人员除了继续对材料本身进行研究开发之外，把研究目标转向探求其在高技术领域和更多领域的应用[3～4]。本文对辐射聚合制备的高吸水性聚丙烯酰胺/蒙脱土复合材料(SAPC)进行了热学性质试验，研究SAPC的基本热性能以开发其在医疗保健等领域的应用。
1 实验
1.1 材料制备丙烯酰胺/蒙脱土复合试样(SAPC)制备如下：膨润土(30%重量比)悬浮在蒸馏水中，与丙烯酰胺和添加剂等水溶液混合(30%)，然后使用电子束或紫外线照射完成聚合过程。
1.2 热稳定性实验实验的方法是将复合材料样品用预先设定温度的烘箱处理，处理后，测定其吸水能力(WAC)以评价热稳定性。吸水能力使用重量法测定，按下式计算：WAC=(W2-W1)/W1式中 W2：吸水后的材料重量；W1：吸水前的材料重量。
1.3 保温实验在装有温度计并预热为一定温度的容器中，加入温度相同的1gSAPC和200mL水，环境温度是20℃。将此容器放置在热绝缘板上，按照预定时间

测定和记录水的温度。在另一容器中做空白对比试验，除不加SAPC外，其它条件完全相同。实验装置由装有温度计的容器和绝热板组成，见示意图1。
2 结果与讨论
2.1 热稳定性实验热处理后，有些样品的外观有所变化，热处理改变了SAPC性状，耐热性能差的样品有发泡的现象表1显示了材料组成和热稳定性之间的关系，丙烯酸钠含量高的样品表现了较好的热稳定性。

由图2可见，热处理温度在170℃以下时，对SAPC的吸水能力无影响，当温度升到200℃时，样品d(AM-AANa)吸水能力增加，可能是由于在热处理过程中材料的键被破坏，使交联密度降低所致。200℃热处理对于其它样品没有影响，它表示SAPC有较好的热稳定性。
2.2 保温性能实验
图3是装置中温度计II(见图1)测定的液体温度数据。如图3所示，添加SAPC可以减少体系的热损失，使温度下降速度比纯水体系相减慢1.5倍以上。
为比较两不同体系的热散失，在液体表面使用温度计记录温度变化。图4显示了温度计I所记录的液体上方温度差异。
由图4可以明显地看到，实验开始时纯水体系上方的温度比SAPC/水混合物体系上方高，但是10min后，该温度比SAPC/水混合物体系低。其原因是虽然在试验开始时两套系统的温度相同，由于纯水体系散热快，其上方比SAPC/水体系的温度高。但是，因为纯水体系散热快，温度下降幅度大，10min后，其上方温度比SAPC/水体系上方温度低。SAPC/水混合体系比纯水系统保温时间长的原因可能是加入SAPC后水分子被吸收在SAPC的网络中，其运动受SAPC网络限制和阻碍，热散失被抑制。实验过程中可以观察到纯水体系的温度从中心到表面几乎相同，而SAPC/水混合体系的中心温度比表面高，其温度梯度为2～3℃。
3 结论SAPC具有良好的热稳定性，200℃以下处理温度对于SAPC基本没有影响。由于SAPC加入液体中能降低水分子的运动速度，它可以阻止热散失，减缓体系温度降低的速度。SAPC的这种性质使其可作为一种保温材料。