原料预处理、交联剂及引发剂对纤维素基高吸水树脂吸水率的影响

摘要

由于作为人类主要能源和化工原料的煤、石油和天然气等化石燃料不可再生，同时又会造成环境污染，所以迫使人们寻找新型的可再生资源。目前，生物质资源被认为是替代化石资源的最佳选择而日益受到重视，在解决人类所面临的能源、资源和环境问题方面有重要意义。其中，纤维素是自然界中储量最大、分布最广的生物质资源，存在于大量的绿色植物中。但其中用于化学改性的纤维素却很少，所以纤维素在化学方面的利用有待进一步提高。基于以上问题，在已有文献报道和研究成果的基础上，本文以纤维素为原料，采用溶液接枝聚合法，合成了纤维素基高吸水树脂，以期通过此研究提高纤维素的利用率，降低高吸水树脂的合成成本。
　　 本文研究了纤维素经过不同预处理以及同丙烯酸聚合过程中不同反应溶剂对合成高吸水树脂吸水率产生的影响。结果表明:纤维素经热和酸预处理后，所合成的树脂同未经预处理相比较，其吸水率都有提高;聚合过程中反应溶剂对树脂吸水率也有显著影响。其中所选的5种反应溶剂（即甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮和甲醛的水溶液）对树脂吸水率影响规律为:异丙醇和甲醛水溶液对高吸水树脂吸水率影响最显著，其次为甲醇和乙醇的水溶液，再次为丙酮的水溶液。本实验中经酸预处理的纤维素，在甲醛水溶液中与丙烯酸接枝聚合得到的树脂，其吸水率可达992 g·g-1。在此基础上，对比了不同引发剂和交联剂对未经任何预处理的微晶纤维素同丙烯酸聚合得到树脂的吸水率。其中，用N，N'-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂，联合亚硫酸氢钠同过硫酸铵作引发剂，当微晶纤维素用量为丙烯酸质量的11.11％时，与只有过硫酸铵作引发剂相比，得到树脂的吸水率提高了约三倍，为921g· g-1;而用氢氧化铝为交联剂，在只有过硫酸铵作引发剂的条件下，当微晶纤维素用量为丙烯酸质量的38.89％时，合成的树脂吸水率达922g· g-1。由此可知，用氢氧化铝为交联剂，同使用N，N'-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂相比，纤维素用量增加了2.5倍。新型交联剂氢氧化铝的使用，大大提高了纤维素利用率，有利于降低合成成本，且吸水率也得到显著提高，为提高纤维素利用价值及高吸水树脂吸水率提供了一定的科学帮助。

目录

声明

摘要

符号说明

第一章 绪论

1．1 高吸水树脂

1．1．1 概述

1．1．2 分类

1．1．3 吸水机理

1．2 高吸水树脂的合成方法

1．2．1 淀粉系高吸水树脂的合成方法

1．2．2 纤维素系高吸水树脂的合成方法

1．2．3 合成系高吸水树脂的合成方法

1．3 国内SAR的研发与市场

1．3．1 国外高吸水树脂的开发与市场

1．3．2 国内高吸水树腊的开发与市场

1．4 论文选题背景及意义

1．4．1 选题背景

1．4．2 选题意义

1．5 纤维素基高吸水树脂未来发展方向

1．6 论文研究内容、创新点

第二章 实验部分

2．1 材料与仪器

2．1．1 材料

2．1．2 仪器

2．1．3 合成方案

2．2 原理及方法

2．2．1 预处理

2．2．2 交联剂和引发剂的改进

2．3 高吸水树脂的吸水率测定方法

第三章 结果与讨论

3．1 预处理对SAR吸水率的影响

3．1．1 未经预处理的MCC在不同反应介质中对合成产物的影响

3．1．2 预处理后的MCC在不同反应介质中对合成产物的影响

3．2 交联剂和引发剂的改进

3．2．1 交联剂的改进

3．2．2 亚硫酸氢钠对引发剂的协同作用

第四章 结论

第五章 展望

参考文献

致谢

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