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《成都理工大学》 2012年
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玉米秸秆复合高吸水树脂的制备与性能

孙自顺  
【摘要】:高吸水树脂(super absorbent polymer, SAP)是具有较高吸水性能和保水性能的高分子聚合物的总称。它含有强吸水性基团,通过水合作用迅速地吸收自身质量十几倍乃至上千倍的水而呈凝胶状。具有吸水容量大、吸水速率快、保水能力强且无毒无味等优越性能。通过近几十年的发展,高吸水树脂已经在许多领域得到了广泛的应用。 与人工合成的高吸水树脂相比较,天然高分子具有成本低廉、绿色环保、可生物降解等优点,因此天然高分子高吸水树脂逐渐成为当前高吸水树脂研究的热点和重点。 本文尝试以丙烯酸(AA)、丙烯酰胺(AM)、苯乙烯磺酸钠(SSS)作为原料单体,以N,N亚甲基双丙基酰胺(MBA)为交联剂,过硫酸铵和亚硫酸氢钠水溶液为还原引发剂,采用水溶液接枝共聚合成了一种新型秸秆复合高吸水树脂,探讨了秸秆含量、引发剂用量、交联剂用量、丙烯酸中和度、AA/AM比例对秸秆复合高吸水树脂吸水速率、吸水率、保水率、凝胶强度等的影响,采用光学显微镜和SEM观察秸秆复合吸水树脂凝胶的形貌,采用TGA和DSC表征秸秆复合高吸水树脂的热稳定性,采用FTIR和X射线衍射分析(XRD)表征秸秆复合高吸水树脂的结构。主要研究成果如下: (1)利用可再生天然产物玉米秸秆与丙烯酸、丙烯酰胺和苯乙烯磺酸钠通过水溶液接枝共聚得到了成本低廉、绿色环保、吸水性能、保水性能、耐热性能和凝胶强度优良的秸秆复合高吸水树脂。 (2)通过优化工艺,得到了最佳的合成配方:秸秆用量为单体的10%、引发剂为单体含量的2%、交联剂含量为单体的0.4%、丙烯酸中和度为65%、丙烯酸与丙烯酰胺质量比为60:40,苯乙烯磺酸钠为单体的15%,得到的秸秆复合高吸水树脂吸水30min吸水倍率达到660倍,吸盐率达76倍。 (3)不同秸秆含量的秸秆复合高吸水树脂吸水50min左右即可以达到吸水平衡。秸秆含量为10wt%时,秸秆复合高吸水树脂吸水15min的吸水率可达217g/g,为平衡吸水率的62.4%,吸水30min的吸水率高达291g/g,为平衡吸水率的83.6%。 (4)随着玉米秸秆含量的增加,秸秆复合高吸水树脂的吸水速率、吸水率、凝胶强度和保水率均有所提高,但当玉米秸秆质量超过10%时,秸秆复合高吸水树脂的吸水速率、吸水率和凝胶强度明显降低。 (5) FTIR表明所合成的秸秆接枝共聚物具有玉米秸秆结构单元、丙烯酸单元、丙烯酰胺单元和苯乙烯磺酸钠单元,得到的接枝聚合物为目标产物 (6) XRD表明玉米秸秆在接枝过程中与单体发生了接枝反应,使玉米秸秆原有的结晶结构被完全破坏,合成的秸秆复合高吸水树脂为非晶体结构。 (7)光学显微镜显示干燥的秸秆复合高吸水树脂呈现海岛结构,吸水后树脂被水分填满,并形成较多网络状空隙。 (8) SEM表明秸秆接枝改性后的高吸水树脂,原来秸秆不连续的片状结构消失,形成了具有许多大微孔和小毛细孔的凝胶团聚体。 (9)秸秆复合高吸水树脂TGA和DSC曲线可分解为三个阶段。秸秆复合高吸水树脂耐温性超过244℃,耐热性较好。
【学位授予单位】:成都理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TQ324.8

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【参考文献】
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