聚天冬氨酸水凝胶的制备及应用

摘要

本文主要研究环氧交联的聚天冬氨酸水凝胶的制备及其作为保水固沙剂的应用。
　　对现有环氧交联PASPgel的合成工艺从7个因素进行优化，结果证明交联剂分子量越大、PSI分子量大、降低交联剂的添加量、减少水分加入、温度范围控制在60℃、pH为4.91、反应时间为13h此条件下合成的PASPgel性能最好。进而通过添加三种物质:木质素、木质素磺酸钠及豆粕，和尝试用低分子量PSI来降低PASPgel的生产成本。当木质素、木质素磺酸钠、豆粕的添加量分别为原料PSI质量的15％、20％、10％时，可使合成的PASPgel性能最好;低分子量的PSI（分子量约20000）成胶工艺与一般分子量的PSI（分子量100000以上）略有不同，最优配方为:交联剂选择乙二醇二缩水甘油醚，添加量为2.5g/6gPSI，反应体系体积为12mL，反应温度为45℃，反应pH=4.00。
　　对PASPgel的吸水、保水、固沙、抗老化四种能力进行表征，结果发现环氧型PASPgel具有较好的吸水性能和保水性;PASPgel在一定温度范围内(＜120℃)具有热稳定性，处于此温度范围内的PASPgel具有较好的吸水率且吸水率不随温度变化发生明显改变;PASPgel具有很好的固沙性能，在添加量为1％时即可保持沙块样品维持很低的风蚀模数。PASPgel与二胺交联的PASPgel和商品化的固沙剂具有相近的抗冻融老化、热老化和紫外老化的能力，且比二胺交联的PASPgel合成成本更低，更易工业化。
　　针对本文将PASPgel应用于固沙保水剂的实际情况考虑，考察了PASPgel对植物生长的影响作用。环氧交联的PASPgel可以锁住水分提供植物吸收，故可在干旱条件下提高玉米发芽率、缩短玉米发芽周期，并提高玉米株高，具有抗旱保水的效果，当干旱条件下施加PASPgel更可以在节约50％浇水量的前提下将将玉米株高、干重和根长分别提高1.09％、4.82％和13.07％。将PASPgel对植物生长的作用与商品化的保水剂、固沙剂进行效果对比，PASPgel对植物生长的效果与商品化固沙剂相接近。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 聚天冬氨酸(PASP)概述

1．1．1 聚天冬氨酸简介

1．1．2 聚天冬氨酸应用

1．2 聚天冬氨酸水凝胶概述

1．2．1 聚天冬氨酸水凝胶的合成方法

1．2．2 聚天冬氨酸水凝胶的制备过程

1．3 水凝胶在沙漠化方面的应用

1．3．1 沙漠化及其防治方法

1．3．2 聚天冬氨酸水凝胶在沙漠化方面的应用

1．4 本文主要研究意义

1．5 本文研究思路及内容

第二章 PASPgel的合成工艺优化

2．1 前言

2．2 实验部分

2．2．1 实验材料与仪器

2．2．2 实验方法

2．3 实验结果与讨论

2．3．1 PSI分子量的影响

2．3．2 交联剂分子量的影响

2．3．3 交联度的影响

2．3．4 溶液体积的影响

2．3．5 反应温度的影响

2．3．6 反应pH的影响

2．3．7 反应时间的影响

2．3．8 添加木质素的低成本PASPgel性能

2．3．9 添加木质素磺酸钠的低成本PASPgel性能

2．3．10 添加豆粕的低成本PASPgel性能

2．4 本章小结

第三章 低分子量PSI成胶工艺优化

3．1 前言

3．2 实验部分

3．2．1 实验材料与仪器

3．2．2 实验方法

3．3 实验结果与讨论

3．3．1 交联度的影响

3．3．2 溶液体积的影响

3．3．3 反应温度的影响

3．3．4 反应pH的影响

3．4 本章小结

第四章 PASPgel的保水固沙性能研究

4．1 前言

4．2 实验部分

4．2．1 实验材料与仪器

4．2．2 实验方法

4．3 实验结果与讨论

4．3．1 PASPgel的吸水性能表征

4．3．2 PASPgel的保水性能表征

4．3．3 PASPgel的固沙性能表征

4．3．4 PASPgel的抗老化性能表征

4．4 本章小结

第五章 PASPgel的植物生长作用

5．1 前言

5．2 实验部分

5．2．1 实验材料与仪器

5．2．2 实验方法

5．3 实验结果与讨论

5．3．1 环氧型PASPgel对玉米生长的影响

5．3．2 干旱条件下PASPgel对玉米生长的影响

5．3．3 PASPgel和不同保水剂、固沙剂对玉米生长的影响实验

5．4 本章小结

第六章 结论和建议

6．1 结论

6．2 建议

6．3 本文创新点

参考文献

附表

致谢

研究成果及发表的学术论文

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