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《吉林农业大学》 2012年
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微波法制备复合高吸水性树脂及其性能研究

马骑  
【摘要】:高吸水性树脂是一种近年来发展迅速的功能高分子材料,是具有一定交联度的高分子聚合物,其结构中含有强亲水基团,不溶于水和一般有机溶剂,它具有吸收自身重量数百倍甚至上千倍水的能力,且在外压下不易失水,因此高吸水性树脂在医疗卫生、农林保水、沙漠防治等领域有着广泛的应用前景。目前与发达国家比较,我国的高吸水性树脂的产量相对较低,且80%以上应用于卫生用品,近几年,随着我国对农业生态环境的重视及西部大开发战略的实施,高吸水性树脂的需求量逐年增加,对其性能也有更高的要求,加快对高吸水性树脂的研究具有十分重要的意义。 本论文选取了吉林省资源丰富的菌糠和膨润土为原料,在微波辐射下分别制备了两种低成本高吸水性树脂,并对其合成工艺、吸水性能、表面结构等进行研究。菌糠是食用菌的废弃培养基,主要成分为粗纤维,用其来制备高吸水性树脂为菌糠的再次利用提供了新途径;膨润土是一种无机黏土,来源丰富,以微波辐射合成高吸水树脂主要应用在淀粉、纤维素类的复合,极少用于黏土类的有机-无机复合,本研究将膨润土与高吸水性树脂复合,在保证高性能的前提下,降低了原料成本。 选用平菇菌糠与丙烯酸(AA)接枝共聚合成高吸水性树脂Ⅰ,探讨了菌糠用量、AA中和度、引发剂过硫酸甸(KPS)用量、交联剂N,N'-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)用量对树脂吸水倍率的影响规律,结果得到合成高吸水性树脂的优化条件为:菌糠质量分数为83.3%,引发剂质量分数为1.33%,交联剂质量分数为2%(以上均以相对单体AA质量来计算),AA中和度为75%,微波功率为270W。在该条件下合成的菌糠/丙烯酸复合高吸水性树脂吸蒸馏水倍率为814g/g,吸生理盐水倍率为49g/g。 选用膨润土(BT)与丙烯酸在微波辐射下交联共聚,合成高吸水性树脂Ⅱ,通过试验考察了BT用量、AA中和度、引发剂过硫酸钾(KPS)用量、交联剂N,N'-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)用量、微波功率对树脂吸水倍率的影响规律,结果得到优化的合成条件为:AA与BT质量比8:1,AA中和度80%,KPS质量分数0.8%,MBA质量分数0.02%,微波辐射功率720W。该复合树脂吸蒸馏水倍率为1312g/g和吸生理盐水倍率为320g/g。试验发现,该树脂具有较快的吸水速率,吸水溶胀过程符合一级动力学,并具有良好的热保水性能和离心保水性能,通过试验其对几种肥料的吸附性能得到:树脂在尿素、NH4Cl、 KH2PO4、KCl溶液中的吸水倍率显著下降,其大小规律为:KH2PO4KClNH4Cl尿素;树脂对肥料吸附量大小规律为:尿素KClNH4ClKH2PO4。 通过这两种树脂的FTIR、TG、SEM、EDX分析,表明发生了接枝或交联聚合,产物为菌糠或膨润土与有机单体聚合物的复合体,且热稳定性良好;单体聚合物在菌糠或膨润土结构中均匀分散,发生了有机-无机复合。
【学位授予单位】:吉林农业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TQ324.8

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