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橡塑技术与装备（塑料）                            CHINA RUBBER/PLASTICS  TECHNOLOGY  AND EQUIPMENT (PLASTICS)

             2.1.2    溶剂水含量的改变对水凝胶各项实验                         单体和引发剂浓度足够稀，体系反应放热量小于散热
             结果的影响                                             量，便不能产生聚合波。从上述的分析中，可以看出
                 水在反应体系中是一种稀释剂，因此水量越多，                         研究反应体系中水量的变化对聚合波性质和前端聚合
             单体、引发剂的浓度越小，聚合反应放热量越小 ；水                          产物的性能的影响极为重要。我们将稀释剂浓度变化
             本身没有反应活性，在前端聚合过程中相当于散热器，                          参数和研究结果列于表 4 中。
             水量越多，则散热量越大。当加水量大到一定程度，

                                                 表 4 改变水量（初温为 21℃）
                                                                                           -1
                                                                                                          -1
                                                                             -1
              AM/g 去离子水 /mL APS/g MBA/g PVP/g   V(mm . min )  反应终温 /℃  密度 /(g . mL )  吸水率 Q/(1g . g ) 吸盐水率 Q/(1g . g )
                                                       -1
               8       16     0.25  0.01    2      5.7        69        0.83         756            83
               8       18     0.25  0.01    2      4.7        65        0.84         690            76
               8       19     0.25  0.01    2      3.4        60        0.85         432            48
               8       20     0.25  0.01    2      2.1        56        0.86         402            44
                （1）波速和波温的特征                                    要是因为 ：多孔水凝胶的孔壁随稀释剂浓度的增加逐
                 表 4 的实验结果显示 ：反应体系中稀释剂水浓度                      渐变厚，单位面积上孔洞的个数减少，块密度增大。
             对波速和波温的影响极大。当水的含量由 16  mL 增                       2.1.3 引发剂 APS 的改变量对水凝胶的影响
             加到 20  mL 时，波速由 5.7  mm/min 快速下降到 2.1                 前端聚合属于自由基加成聚合反应，在自由基聚

             mm/min，即水用量提高 1/4，波速降低了一半多 ；聚                     合的三步机制中，引发剂分解阶段的反应活化能最大，
             合波温度则由 69℃降低到 56℃。这主要是因为 ：随                       对聚合波能否产生及可否自蔓延具有决定性影响，而
             水量的增加，单体浓度降低，则聚合反应的速率必然                           聚合波的蔓延也在很大程度上对聚合产物的结构和性
             降低；水量越多，则散热量越大，体系热量也随之降低。                         能具有决定作用，因此，研究引发剂浓度对聚合波和
             上述两个因素又进一步使聚合波温度也相应的降低。                           产物性能的影响有重要意义。前端聚合体系引发剂浓
                （2）吸水率的特征                                      度系列研究的反应参数列于表 5 中，实验结果一并列
                 表 4 的实验结果显示 ：在所研究的范围内，随稀                      于表中。
             释剂浓度增大，水凝胶的吸水率性能逐渐下降。这主
                                            表 5 改变引发剂 APS 量（初温为 21℃）
                                                                                           -1
                                                                             -1
                                                        -1
              AM/ml  去离子水 /mL APS/g MBA/g PVP/g V(mm . min ) 反应终温 /℃  密度 /(g . mL )  吸水率 Q/(1g . g ) 吸盐水率 Q/(1g.g-1)
                8       16     0.23  0.01   2       5.0       67        0.99         700            77
                8       16     0.25  0.01   2       5.7       69        0.96         756            83
                8       16     0.26  0.01   2       6.3       72        0.88         730            80
                8       16     0.27  0.01   2       6.8       74        0.82         695            76
                （1）波速和波温的特征                                    度较慢，体系中未反应完全可溶性部分增多，自交联
                 表 5 显示，引发剂的用量对聚合物反应速率有显                       程度小，从而降低了吸水能力 ；当引发剂用量过大时，
             著的影响，聚合波蔓延速度随引发剂用量的增加而逐                           反应速度太快，导致交联度增加，即减小了网络容积，
             渐增大，波温也随之升高。这是因为 ：随着引发剂浓                          使产物能够容纳的水量减少 ；若聚合速度过快，体系
             度的增加，体系产生更多的活性自由基，单体的聚合                           黏度上升很快，限制了气泡的膨胀，使孔洞尺寸也减
             几率增大，加快了体系的聚合速率，从而聚合反应放                           小。上述的原因导致了材料性能随引发剂浓度改变而
             热增加，并进一步提高了聚合波温度。                                 呈非单调性变化，在引发剂 / 单体比值为  0.25  g 时，
                （2）吸水率的特征                                      获得了最大孔体积和最佳溶胀能力，此时孔结构的连
                 从表 5 可以看出，当引发剂含量小于 0.25  g 时，                 通性也最好。
             随引发剂用量的增加吸水率提高 ；当引发剂含量超过                          2.1.4 交联剂 MBA 量的影响
             0.25  g 时，随引发剂用量的增加，吸水率呈下降的趋                          多孔水凝胶是一种亲水性聚合物，它的吸水能力
             势。这是因为引发剂的用量直接影响凝胶的相对分子                           依赖于交联三维网络结构、分子链上的亲水性基团、
             质量和交联度。从上面的分析得知，引发剂的用量显                           荷电离子等因素。由于前端聚合产物聚丙烯酰胺是一
             著影响聚合反应速率，引发剂用量过小，聚合反应速                           种线性水溶性聚合物，因此需要在丙烯酰胺单体的聚

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