小麥秸稈接枝高吸水樹脂的合成與性能研究

【摘要】：不可再生資源的日益枯竭和白色污染給環(huán)境帶來(lái)的損害，讓人們對(duì)能源的開發(fā)利用轉(zhuǎn)向了地球上最豐富的可再生資源，天然高分子物質(zhì)纖維素經(jīng)過加工改性，具有不同的功能特性，能夠滿足各行的需求。纖維素材料的功能化利用，已經(jīng)成為天然高分子材料的發(fā)展趨勢(shì)和研究熱點(diǎn)。 本論文首先利用馬來(lái)酸酐與小麥秸稈分子中羥基的開環(huán)反應(yīng)，在小麥秸稈分子上引入碳碳雙鍵，達(dá)到增加小麥秸稈與烯類單體共聚反應(yīng)活性的目的，然后以過硫酸銨和亞硫酸氫鈉為氧化還原引發(fā)劑，用馬來(lái)酸酐改性小麥秸稈與丙烯酸/丙烯酰胺通過水溶液接枝共聚制備新型改性小麥秸稈復(fù)合高吸水樹脂，探討了交聯(lián)劑用量、引發(fā)劑用量、丙烯酸與丙烯酰胺質(zhì)量比及馬來(lái)酸酐改性秸稈用量對(duì)改性小麥秸稈復(fù)合高吸水樹脂吸水倍率、吸鹽率、吸水速率、保水性能和凝膠強(qiáng)度的影響，并通過光學(xué)顯微鏡、紅外光譜、XRD衍射、SEM、TGA對(duì)秸稈復(fù)合高吸水樹脂的形貌、結(jié)構(gòu)和熱性能進(jìn)行分析，得到了吸水性能、吸鹽性能、保水性能和凝膠強(qiáng)度優(yōu)良的改性小麥秸稈復(fù)合高吸水樹脂。主要研究結(jié)果如下： 1.馬來(lái)酸酐接枝改性小麥秸稈工藝的最佳條件為：馬來(lái)酸酐含量（以小麥秸稈質(zhì)量計(jì)）為70%，反應(yīng)時(shí)間4h時(shí)，反應(yīng)溫度95℃，得到的馬來(lái)酸酐接枝產(chǎn)物羧基化率近20%。 2.交聯(lián)劑用量為0.3%，引發(fā)劑用量為1.6%，單體比例（AA:AM）為60：40，改性小麥秸稈用量為10%，可得到吸水倍率高達(dá)781g/g,吸鹽率為47g/g的改性小麥秸稈復(fù)合高吸水樹脂。 3、隨著交聯(lián)劑用量的增加，秸稈復(fù)合高吸水樹脂凝膠強(qiáng)度不斷增大，吸水倍率、吸鹽率和保水率呈現(xiàn)先增后降的趨勢(shì)，交聯(lián)劑含量為0.3%時(shí)吸水倍率和吸鹽率最大值。 4、隨著引發(fā)劑用量增加，秸稈復(fù)合高吸水樹脂吸水倍率、吸鹽率和凝膠強(qiáng)度呈現(xiàn)先增后降的趨勢(shì)，引發(fā)劑用量為1.6%時(shí)吸水倍率、吸鹽率和凝膠強(qiáng)度達(dá)到最大值。 5、隨著AA/AM比例的增加，高吸水樹脂的吸水倍率逐漸增大、吸鹽率逐漸減小，保水性呈逐漸增大趨勢(shì)，而凝膠強(qiáng)度呈現(xiàn)先增后降的趨勢(shì)。 6、隨著馬來(lái)酸酐改性秸稈含量的增加，高吸水樹脂的吸水倍率、吸鹽率和凝膠強(qiáng)度均先呈現(xiàn)先增后降的趨勢(shì)。 7、采用FTIR、XRD對(duì)小麥秸稈纖維及馬來(lái)酸酐接枝改性小麥秸稈進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征，證實(shí)馬來(lái)酸酐與小麥秸稈發(fā)生了接枝反應(yīng)，證實(shí)了改性小麥秸稈復(fù)合高吸水樹脂的結(jié)構(gòu)。 8、SEM表明馬來(lái)酸酐改性秸稈復(fù)合高吸水樹脂表面布滿了微孔，具有大量的凹槽和空隙，有利于水分子快速滲透擴(kuò)散進(jìn)入高吸水樹脂顆粒的內(nèi)部，提高樹脂的吸水速度。 【關(guān)鍵詞】：小麥秸稈 馬來(lái)酸酐 溶液聚合 高吸水樹脂 吸水倍率 吸鹽率
【學(xué)位授予單位】：成都理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TQ324.8
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-24
• 1.1 高吸水樹脂的概述11-13
• 1.1.1 國(guó)外研究進(jìn)展11-12
• 1.1.2 國(guó)內(nèi)研究進(jìn)展12-13
• 1.1.3 高吸水樹脂的發(fā)展趨勢(shì)13
• 1.2 高吸水樹脂的分類與合成方法13-16
• 1.2.1 高吸水樹脂的分類13-14
• 1.2.2 高吸水樹脂的合成方法14-16
• 1.3 高吸水樹脂的開發(fā)應(yīng)用16-17
• 1.3.1 農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用16
• 1.3.2 醫(yī)療衛(wèi)生方面的應(yīng)用16-17
• 1.3.3 土木建筑方面的應(yīng)用17
• 1.3.4 石油工業(yè)中的應(yīng)用17
• 1.3.5 其他領(lǐng)域的應(yīng)用17
• 1.4 高吸水樹脂的結(jié)構(gòu)和吸水機(jī)理17-20
• 1.4.1 高吸水樹脂的分子結(jié)構(gòu)17-18
• 1.4.2 高吸水樹脂的物理結(jié)構(gòu)18
• 1.4.3 高吸水樹脂的吸水機(jī)理18-20
• 1.5 高吸水樹脂的性能改進(jìn)方法20-21
• 1.5.1 改善吸水能力20-21
• 1.5.2 提高吸水速率21
• 1.6 秸稈復(fù)合高吸水樹脂的研究進(jìn)展21-22
• 1.7 選題依據(jù)22-24
• 第2章 纖維素的改性與纖維素的接枝共聚原理24-30
• 2.1 纖維素的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)24-26
• 2.1.1 纖維素的結(jié)構(gòu)24-25
• 2.1.2 纖維素的性質(zhì)25-26
• 2.2 纖維素的改性26-27
• 2.2.1 纖維素改性的基本原理26-27
• 2.2.2 馬來(lái)酸酐接枝改性麥稈纖維27
• 2.3 纖維素接枝共聚反應(yīng)27-30
• 2.3.1 自由基引發(fā)27-29
• 2.3.2 MBAA 的交聯(lián)反應(yīng)29-30
• 第3章 馬來(lái)酸酐改性小麥秸稈的研究30-38
• 3.1 技術(shù)路線30-31
• 3.2 實(shí)驗(yàn)藥品與設(shè)備31
• 3.3 實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備31
• 3.4 馬來(lái)酸酐改性小麥秸稈的制備31-32
• 3.5 馬來(lái)酸酐改性小麥秸稈羧基化率的測(cè)定32
• 3.6 結(jié)構(gòu)表征32-33
• 3.6.1 FTIR 紅外表征32-33
• 3.6.2 X 射線衍射儀33
• 3.7 結(jié)果與討論33-37
• 3.7.1 反應(yīng)時(shí)間對(duì)馬來(lái)酸酐改性小麥秸稈羧基化率的影響33-34
• 3.7.2 反應(yīng)溫度對(duì)馬來(lái)酸酐改性小麥秸稈羧基化率的影響34-35
• 3.7.3 馬來(lái)酸酐用量對(duì)馬來(lái)酸酐改性小麥秸稈羧基化率的影響35-36
• 3.7.4 馬來(lái)酸酐改性小麥秸稈的結(jié)構(gòu)表征36-37
• 3.8 本章小結(jié)37-38
• 第4章 小麥秸稈復(fù)合高吸水樹脂的合成與性能研究38-56
• 4.1 實(shí)驗(yàn)藥品與規(guī)格38
• 4.2 實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備38-39
• 4.3 合成路線39
• 4.4 小麥秸稈復(fù)合高吸水樹脂的制備39-40
• 4.4.1 單體溶液的配制39-40
• 4.4.2 高吸水樹脂的合成40
• 4.5 小麥秸稈復(fù)合高吸水樹脂的性能測(cè)試40-42
• 4.5.1 吸水率的測(cè)定40
• 4.5.2 吸水速率的測(cè)定40-41
• 4.5.3 保水性能的測(cè)定41
• 4.5.4 吸鹽率的測(cè)定41
• 4.5.5 凝膠強(qiáng)度的測(cè)定41-42
• 4.6 結(jié)構(gòu)表征42
• 4.7 結(jié)果與分析42-55
• 4.7.1 交聯(lián)劑用量對(duì)秸稈復(fù)合高吸水樹脂性能的影響42-45
• 4.7.2 引發(fā)劑用量對(duì)秸稈復(fù)合高吸水樹脂性能的影響45-47
• 4.7.3 AA/AM 質(zhì)量比對(duì)秸稈復(fù)合高吸水樹脂性能的影響47-49
• 4.7.4 秸稈用量對(duì)秸稈復(fù)合高吸水樹脂的性能影響49-50
• 4.7.5 未改性小麥秸稈與改性小麥秸稈實(shí)驗(yàn)對(duì)比研究50-51
• 4.7.6 光學(xué)顯微鏡下的高吸水樹脂51-52
• 4.7.7 改性小麥秸稈復(fù)合高吸水樹脂的紅外光譜分析52-53
• 4.7.8 改性秸稈復(fù)合高吸水樹脂的 XRD 表征53
• 4.7.9 改性秸稈復(fù)合高吸水樹脂的 SEM 表征53-54
• 4.7.10 改性秸稈復(fù)合高吸水樹脂的熱分析54-55
• 4.8 本章小結(jié)55-56
• 主要結(jié)論56-57
• 致謝57-58
• 參考文獻(xiàn)58-64
• 攻讀學(xué)位期間取得的學(xué)術(shù)成果64

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