丙烯酸接枝改性淀粉共聚物的合成与应用

摘要

近年来，天然聚合物及其改性制品在工业中的作用越发重要，促进了其改性技术的更进一步研究。一些主要生物原材料如淀粉，因成本不高，来源广泛，可再生利用，还能够被生物降解，并且改性后的淀粉能提高其的综合性能，而深受人们重视。　　 本课题以玉米淀粉为原料，过硫酸铵-亚硫酸氢钠为引发剂，丙烯酸和丙烯酰胺为接枝单体，三烯丙基异氰脲酸酯(TAIC)为交联剂，氢氧化钠(NaOH)为中和剂，淀粉糊化后采用水溶液聚合法制备了玉米淀粉接枝改性的高吸水性树脂。过硫酸铵-亚硫酸氢钠组成的氧化还原体系引发效率好，反应中温度没有剧烈变化，工艺生产易于控制。制备工艺不需要特殊的生产设备，工艺简单，投资少，成本低。采用含有3个乙烯基的TAIC交联剂，分子量大，交联性能好，制得的树脂吸水率高。　　 本文首先对丙烯酸接枝改性玉米淀粉的工艺条件进行了研究，采用了单因素实验，分别研究了糊化时间、糊化温度、引发剂用量、单体用量和交联剂量等对吸水率的影响。再通过五水平四因素正交实验，对关键影响参数（引发剂量，单体用量，单体比例，交联剂量，中和度）进行优化，确定最佳工艺条件为:单体比例AA/AM为8，引发剂量为淀粉的3％，单体与淀粉质量比为10，交联剂占淀粉质量比的0.3％，中和度为90％。　　 采用傅里叶红外光谱(FTIR)，扫描电镜(SEM)，热重分析(TG)和X衍射分析(XRD)等分析测试手段对玉米淀粉接枝丙烯酸和丙烯酰胺高吸水性树脂的性能进行分析。结果表明:丙烯酸和丙烯酰胺接枝到淀粉上，树脂表面看不见明显的淀粉颗粒。同时研究了高吸水性树脂的其它性能，例如吸液速率、保水性、重复利用性等。结果表面实验制得的树脂保水性能和重复吸水性好，吸液速率较快，吸液倍率受溶液中Na+、Ca2+浓度的影响较大，随Na+浓度的升高而降低，树脂的吸水率随溶液pH的增大而先增大后减小，在土壤中能很快降解。

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摘要

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第一章 绪论

1．1 高吸水性树脂

1．1．1 高吸水性树脂

1．1．2 高吸水性树脂的分类

1．1．3 高吸水性树脂的合成方法

1．1．4 高吸水性树脂的吸水机理

1．2 淀粉系高吸水性树脂

1．2．1 淀粉

1．2．2 淀粉系高吸水性树脂的合成方法

1．3 淀粉系高吸水性树脂的研究现状和发展趋势

1．4 课题研究的目的和意义

1．5 课题研究主要内容

第二章 淀粉类高吸水性树脂的合成研究

2．1 实验试剂、设备及仪器

2．1．1 实验试剂

2．1．2 实验仪器

2．2 实验步骤

2．2．1 玉米淀粉接枝丙烯酸类高吸水性树脂的制备

2．3 性能测试及表征

2．3．1 吸水率

2．4 结果与讨论

2．4．1 单因素实验

2．4．2 正交试验

2．5 本章小结

第三章 高吸水树脂性能测试及结构表征

3．1 实验试剂、设备及仪器

3．1．1 实验试剂

3．1．2 实验仪器

3．2 实验方法

3．2．1 高吸水性树脂保水性能测定

3．2．2 高吸水性树脂吸液速率测定

3．2．3 高吸水性树脂吸盐能力测试

3．2．4 pH对高吸水性树脂吸液能力的影响

3．2．5 高吸水性树脂对人工尿的吸收能力

3．2．6 高吸水性树脂重复吸水性能的研究

3．2．7 高吸水性树脂生物降解性能的研究

3．2．7 淀粉类高吸水性树脂颗粒微观形态观察

3．2．8 高吸水性树脂红外光谱结构分析

3．2．9 高吸水性树脂热处理分析

3．3 结果与讨论

3．3．1 高吸水性树脂保水性能测定

3．3．2 高吸水性树脂吸液速率测定

3．3．3 高吸水性树脂吸盐能力测试

3．3．4 高吸水性树脂对人工尿的吸收能力

3．3．5 高吸水性树脂重复吸水性能的研究

3．3．6 高吸水性树脂生物降解性能的研究

3．3．7 淀粉类高吸水性树脂颗粒微观形态观察

3．3．8 高吸水性树脂红外光谱结构分析

3．3．9 高吸水性树脂热处理分析

3．3．10 高吸水性树脂的X-ray衍射分析

3．4 本章小结

第四章 结论与建议

4．1 结论

4．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文