四元共聚高吸水性树脂的制备及热分解动力学研究

摘要

高吸水性树脂是一种具有超强吸水、保水功能的高分子材料，由于其优良的特性而被广泛应用在生理卫生、医疗卫生、农业园林等方面。
　　以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、丙烯酸(AA)、丙烯酰胺(AM)、壳聚糖(CTS)为原料，在无引发剂和无氮气保护的情况下，采用紫外光固化法合成出了AMPS/AA/AM/CTS四元共聚高吸水性树脂。研究了单体配比、pH、固化时间、固含量和交联剂用量对吸水树脂吸水倍率的影响。研究结果表明:当制备条件为RAMPS∶nAA∶ nAM=1∶2∶0.5、ω(CTS)=1％、ω(NMBA)=0.3％、pH=2.8、固化时间t=8min、固含量为9.68％时，得到的四元高吸水性树脂的最大吸水倍率约为780g/g。
　　用最佳条件制备的吸水树脂，研究了吸水树脂的吸水倍率、吸盐倍率、保水率和反复吸液能力等性能，用FT-IR、SEM、AFM、TG等仪器进行了表征，研究结果表明:吸水树脂吸水倍率约为740g/g，吸0.1mol/LNaC1的倍率约为55g/g，且树脂的保水能力较好，树脂的分解温度在254℃左右。
　　研究吸水树脂的非等温热分解动力学。采用热重分析仪测出树脂在5、20、35、40K/min的不同升温速率下的TG曲线。利用FWO法、Coats-Redfern法等多重扫描速率法，探讨了树脂分解两个阶段的活化能和反应机理。研究结果表明:树脂分解第一阶段的活化能为136.75 kJ/mol，反应机理为二维扩散，第二阶段的活化能为193.41 kJ/mol，反应机理为随机成核和随后生长。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 高吸水性树脂的概述

1．2 高吸水性树脂的吸水保水机理

1．3 高吸水性树脂的制备方法

1．3．1 微波辐射法制备高吸水性树脂

1．3．2 超声法制备高吸水性树脂

1．3．3 紫外光辐射法制备高吸水性树脂

1．4 高吸水性树脂的应用

1．4．1 生理卫生方面的应用

1．4．2 医疗卫生方面的应用

1．4．3 农业方面的应用

1．5 热分析动力学的研究现状

1．5．1 热分析动力学概述

1．5．2 热分析动力学方程

1．5．3 速率常数

1．5．4 动力学机理函数

1．5．5 热分析动力学曲线的分析方法

1．6 论文研究的内容及创新点

1．6．1 研究内容

1．6．2 创新点

第二章 四元共聚高吸水性树脂AMPS／AA／AM／CTS的制备

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 实验原料

2．2．2 实验仪器

2．2．3 高吸水性树脂的合成

2．2．4 测试与表征

2．3 结果与讨论

2．3．1 单体配比对树脂吸水倍率的影响

2．3．2 pH对树脂吸水倍率的影响

2．3．3 固化时间对树脂吸水倍率的影响

2．3．4 固含量对树脂吸水倍率的影响

2．3．5 交联剂量对树脂吸水倍率的影响

2．4 小结

第三章 四元共聚高吸水性树脂AMPS／AA／AM／CTS的性能研究

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 实验原料

3．2．2 实验仪器

3．2．3 测试与表征

3．3 结果与讨论

3．3．1 树脂的吸水速率

3．3．2 树脂的吸盐速率

3．3．3 树脂的保水性能

3．3．4 树脂的反复吸液能力

3．3．5 FT-IR分析

3．3．6 TG-DTG分析

3．3．7 吸水树脂的形貌分析

3．4 小结

第四章 四元共聚高吸水性树脂AMPS／AA／AM／CTS的热分解动力学研究

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 实验原料

4．2．2 实验仪器

4．2．3 热分解动力学的分析方法

4．3 结果与讨论

4．3．1 树脂热分解过程分析

4．3．2 吸水树脂活化能的求取

4．3．3 树脂热分解机理函数的判断

4．3．4 树脂机理函数的验证

4．3 小结

第五章 结论

参考文献

附录

致谢

作者简介及读研期间主要科研成果