反相悬浮体系中淀粉接枝共聚丙烯酸/丙烯酸钠制备高吸水性树脂的研究

摘要

淀粉基高吸水性树脂是一种生物可降解的功能高分子聚合物，它具有吸水性能好、保水性强等优点，被广泛应用于医疗卫生、农林园艺、生理卫生等行业。本文以糊化态木薯淀粉，丙烯酸/丙烯酸钠单体为原料，采用反相悬浮聚合法制备了淀粉基高吸水性树脂，系统的研究了树脂吸液评价条件、反应体系稳定性及扩大实验过程中的问题。主要内容及结论如下:
　　(1)评价树脂吸液性能时较适宜的应用条件为:滤网孔径为100目的网筛过滤，树脂颗粒粒径范围为96～180μm，初始加水量与树脂质量比大于2400∶1，水介质pH值为7;
　　(2)搅拌速率范围为300～350rpm，油水体积比为2∶1～2.75∶1，分散剂Span-80和Tween-80质量比为3∶1～4∶1，且是单体质量的6.67％，及引发剂过硫酸钾、交联剂N,N’-亚甲基双丙烯酰胺、助剂聚二甲基硅氧烷(PDMS)和聚乙二醇4000(PEG-4000)，其用量分别是单体质量的3.3％、0.2％、40％和15％以上。在这些适宜的条件范围内，形成了稳定的反相悬浮体系，所合成的树脂最大吸蒸馏水倍率可达到1067g·g-1，吸生理盐水倍率为76g·g-1;
　　(3)通过傅立叶红外(FTIR)分析证明丙烯酸单体成功接枝于木薯淀粉分子骨架上;由扫描电镜(SEM)分析可知，亲油性分散剂Span-80比亲水性分散剂Tween-80的位阻效应更大，更易阻碍颗粒间团聚;通过热重(TG)分析可知，该聚合物热稳定性较好;
　　(4)完成了反相悬浮聚合法制备淀粉基高吸水性树脂的10倍放大实验。当搅拌速率为150～180rpm时，体系产生漩涡程度较小，操作状态稳定;通过正交实验，得出了最适宜的工艺条件为中和度70％，交联剂和引发剂用量分别占单体质量的0.25％、3.3％，且交联剂为最显著的影响因素，合成的树脂最大吸蒸馏水倍率为1190g·g-1;废溶剂分液后直接被重复利用，反应体系稳定，该工艺减少了环己烷蒸馏回收次数，即减少了蒸馏所消耗的能量，从而节约了生产成本。

目录

声明

摘要

符号说明

第一章 绪论

1．1 高吸水性树脂

1．1．1 高吸水性树脂研究发展状况

1．1．2 高吸水性树脂的分类

1．1．3 高吸水性树脂的应用

1．1．4 高吸水性树脂生产和消费状况

1．2 淀粉基高吸水性树脂

1．2．1 淀粉的结构与性质

1．2．2 淀粉接枝改性研究

1．2．3 淀粉基高吸水性树脂合成方法

1．3 研究的热点与存在的问题

1．4 研究目标及内容

1．4．1 研究目的和意义

1．4．2 研究内容

第二章 淀粉基高吸水性树脂吸水性能的评价方法

2．1 实验仪器及药品

2．2 实验方法

2．3 结果与讨论

2．3．1 不同过滤方法对结果的影响

2．3．2 树脂粒径对结果的影响

2．3．3 加水用量对结果的影响

2．3．4 吸水温度对结果的影响

2．3．5 pH值对结果的影响

2．3．6 不同吸液介质对结果的影响

2．4 本章小结

第三章 淀粉基高吸水性树脂的制备与表征

3．1 实验仪器及药品

3．2 实验方法

3．2．1 实验步骤

3．2．2 产品性能测定及表征

3．3 结果与讨论

3．3．1 搅拌速率对反应的影响

3．3．2 油水比对反应的影响

3．3．3 分散剂对反应的影响

3．3．4 助剂对反应的影响

3．3．5 交联剂对反应的影响

3．3．6 引发剂对反应的影响

3．4 淀粉基高吸水性树脂结构表征

3．4．1 傅立叶红外光谱(FTIR)分析

3．4．2 扫描电镜(SEM)分析

3．4．3 热重(TG)分析

3．5 本章小结

第四章 淀粉基高吸水性树脂的扩大实验研究

4．1 实验仪器及药品

4．2 扩大实验方案

4．3 结果与讨论

4．3．1 搅拌速率的调整

4．3．2 正交试验分析

4．3．2 溶剂回收再利用

4．4 本章小结

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

致谢

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