木薯淀粉接枝丙烯酸超强吸水树脂的制备及性能研究

摘要

超强吸水树脂是一种轻度交联的聚合物，它能吸收和保持高于自身重量几百倍以上的水分。本论文主要采用反相乳液聚合方法，以木薯淀粉为主要原料，N，N'-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂，分别以过硫酸钾、高锰酸钾、过氧化氢-亚硫酸钠为引发剂通过接枝共聚反应合成淀粉-丙烯酸接枝共聚物，考察了乳液浓度、单体用量、交联剂用量、引发剂用量、反应温度和丙烯酸中和度对树脂吸水性能的影响。并通过红外光谱、X-射线衍射、热重分析等方法表征接技产物结构。具体内容如下： 一、研究了木薯淀粉与丙烯酸接枝共聚物的制备，试验了高锰酸钾、过硫酸钾及过氧化氢．亚硫酸钠三种引发剂的引发效果，实验结果表明高锰酸钾的引发效果最佳；并考察了以高锰酸钾为引发剂时，乳液浓度、单体用量、交联剂用量、引发剂用量、反应温度和丙烯酸中和度对吸水树脂吸水率的影响。实验结果表明最佳接枝工艺条件为：淀粉乳浓度1.11％，单体与淀粉的质量比10：1，引发剂和交联剂用量分别为6.3 mmol.L-1和9.0 mmol.L-1，反应温度为50℃，丙烯酸.中和度为50％；该条件下的接枝产物对去离子水的吸收可达1600余倍，对自来水的吸收可达380倍。 二、采用红外光谱(IR)、差示扫描量热法(TG-DSC)、扫描电镜(SEM)和X-射线衍射(XRD)等方法对产物的结构进行了表征。结果表明：红外光谱分析证明产物具有羰基的特征吸收；热分析图谱表明产物比淀粉具有更高的热稳定性；X-射线衍射证明有木薯淀粉的半晶体结构变为无定形态；扫描电镜图谱表明木薯淀粉表面被丙烯酸破坏。以上表征证明在木薯淀粉链上接枝上丙烯酸。 三、对接枝制备的超强吸水树脂的吸水速率、保水能力、热稳定性、抗盐性、恢复性等性能进行了实验，实验结果如下： (1)实验证明超强吸水树脂保水性能非常优越。 (2)超强吸水树脂在蒸馏水中的吸液速率相当快，吸液后150min达到饱和，这表明吸水树脂在蒸馏水中的吸液速率比较快。 (3)在电解质溶液中，随着电解质浓度的增加，树脂吸水性能下降，对于相同浓度的电解质溶液，金属离子所带电荷数越大，树脂的吸收性能越低。 (4)超强吸水树脂对有机溶剂几乎不具有吸液能力，但在一定浓度范围内的有机水溶液中具有一定的吸液能力，并出现吸液临界点。 (5)超强吸水树脂具有良好的重复使用能力。 (6)超强吸水树脂的吸收性能受温度的影响较小，可以在较宽温度范围内使用。 (7)树脂在中性范围内使用，能发挥较高吸水性能，而在强酸性或强碱性条件下，吸水性能下降。

目录

文摘

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声明

第一章文献综述

1.1高吸水树脂概述

1.1.1高吸水树脂在国内外的研究进展

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高吸水性树脂的发展趋势

1.2淀粉及接枝淀粉

1.2.1淀粉的结构及性质

1.2.2淀粉接枝的引发方法

1.3反相乳液聚合技术

1.3.1反相乳液聚合简介

1.3.2反相乳液聚合中一些重要影响因素

1.3.3反相乳液聚合技术在淀粉改性反应中的应用

1.4本课题的研究内容和意义

1.4.1研究目的及意义

1.4.2研究内容

第二章淀粉接枝丙烯酸超强吸水树脂的制备

前言

2.1实验原料与仪器

2.1.1实验原料与试剂

2.1.2实验仪器及设备

2.2实验方法

2.2.1实验路线及设计方案

2.2.2单因素实验方案

2.3产物的纯化和分析

2.3.1产物的纯化

2.3.2产物性能分析

2.4结果讨论

2.4.1以高锰酸钾为引发剂的单因素实验

2.4.2以过硫酸钾为引发剂的单因素实验

2.4.3以硫酸亚铁-过氧化氢体系为引发剂的单因素实验

2.5本章小结

第三章淀粉接枝丙烯酸超强吸水树脂的表征

3.1实验药品和仪器

3.1.1实验药品

3.1.2实验仪器

3.2实验方法

3.3淀粉丙烯酸二元接枝共聚物结构表征

3.3.1淀粉接枝丙烯酸超强吸水树脂的红外光谱表征

3.3.2淀粉接枝丙烯酸超强吸水剂的热重表征

3.3.3淀粉接枝丙烯酸超强吸水剂的X-射线衍射表征

3.3.4淀粉接枝丙烯酸超强吸水剂的扫描电镜表征

3.4小结

第四章淀粉接枝丙烯酸超强吸水树脂的性能研究及应用

4.1淀粉接枝丙烯酸超强吸水树脂的保水性能研究

4.2淀粉接枝丙烯酸超强吸水树脂的吸液速率

4.3各种离子对淀粉接枝丙烯酸超强吸水树脂的影响

4.4各种有机溶剂对淀粉接枝丙烯酸超强吸水树脂的影响

4.5淀粉接枝丙烯酸超强吸水树脂的重复吸液能力

4.6温度对淀粉接枝丙烯酸超强吸水树脂吸液能力的影响

4.7pH值对吸水树脂吸液性能的影响

4.8小结

参考文献

致谢

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