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 一種會(huì)吸油的新型環(huán)境材料

（2）高吸油樹脂的結(jié)構(gòu)與吸油機(jī)理

                     作者  吳波 博士  

1.高吸油樹脂的交聯(lián)方式及結(jié)構(gòu)

高吸油樹脂微觀形態(tài)上的結(jié)構(gòu)是適度交聯(lián)的三維分子網(wǎng)。交聯(lián)主要有三種方式：化學(xué)交聯(lián)、物理交聯(lián)和離子交聯(lián)。物理交聯(lián)主要利用分子間力，分子間通過(guò)氫鍵結(jié)合，長(zhǎng)鏈大分子上帶極性基團(tuán)，它們之間相互吸引，使長(zhǎng)鏈大分子相互纏結(jié)；或者是較弱的范德華力，使長(zhǎng)鏈大分子的鏈段之間相互吸引纏結(jié)�；瘜W(xué)交聯(lián)與之有很大不同，如圖1-1和1-2所示.化學(xué)交聯(lián)主要由共價(jià)鍵交聯(lián)點(diǎn)組成，連接比較緊密，而物理交聯(lián)則主要由交聯(lián)區(qū)組成。離子交聯(lián)則是大分子間通過(guò)金屬離子相互結(jié)合。這三種結(jié)合方式中化學(xué)交聯(lián)最穩(wěn)定，交聯(lián)度過(guò)高，則吸油時(shí)鏈段不容易擴(kuò)張到最大程度，吸油倍率較低；交聯(lián)過(guò)低，則吸油時(shí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)易坍塌，因此單一化學(xué)交聯(lián)的樹脂不實(shí)用，引入物理交聯(lián)后能大大改善其性能。

 2.高吸油樹脂的吸油理論

高吸油性樹脂的吸油機(jī)理是樹脂分子內(nèi)的親油基鏈段和油分子的溶劑化作用，使樹脂發(fā)生膨潤(rùn)，其吸油動(dòng)力是親油基和油分子間產(chǎn)生的范德華力。高吸油性樹脂的吸油過(guò)程是高分子鏈段溶劑化過(guò)程。將高吸油性樹脂投入油中時(shí)，剛開始吸油速率為分子擴(kuò)散控制，此時(shí)少量油分子進(jìn)入樹脂，高分子鏈段未展開。當(dāng)一定量的油進(jìn)入后，油分子才和高分子鏈段發(fā)生溶劑化作用，此時(shí)吸油速率由分子擴(kuò)散控制向熱力學(xué)控制轉(zhuǎn)化，大分子鏈段逐漸展開，網(wǎng)絡(luò)依靠共價(jià)鍵交聯(lián)點(diǎn)、物理交聯(lián)區(qū)以及纏結(jié)連接。

由于油分子進(jìn)入聚合物內(nèi)使體積膨脹，以致引起三維分子網(wǎng)的伸展，此時(shí)吸油速率為動(dòng)力學(xué)控制。而分子網(wǎng)受到應(yīng)力產(chǎn)生了彈性收縮力，阻止油分子進(jìn)入網(wǎng)狀鏈。當(dāng)這兩種相反的傾向相互抵消時(shí)，即油分子進(jìn)入交聯(lián)網(wǎng)的速度與被排出的速度相等時(shí)，就達(dá)到了溶脹平衡，即吸油達(dá)到飽和。因此決定樹脂飽和吸油倍率的影響因素是樹脂和油品分子間溶劑化作用力及樹脂交聯(lián)結(jié)構(gòu)，即交聯(lián)度和交聯(lián)密度。樹脂吸油速率由分子擴(kuò)散控制和熱力學(xué)控制，即溶劑化作用和油品分子在樹脂中的擴(kuò)散系數(shù)決定吸油速率。溶劑化作用影響到熱力學(xué)平衡點(diǎn)和油品分子在樹脂中的傳質(zhì)推動(dòng)力，交聯(lián)密度則決定了大分子網(wǎng)絡(luò)的彈性回縮力以及油品分子擴(kuò)散能力。