秸稈基高吸水樹脂輻照合成及其性能研究

【摘要】：吸水性物質(zhì)與人類密切相關(guān),一般吸水性物質(zhì),如海綿、紙張、纖維素、脫脂棉、餐巾等,由于只能吸收自重幾倍至十幾倍的水,加壓后易失水,限制了它們的用途。因此,開發(fā)新型功能性高分子吸水材料具有重要的理論和現(xiàn)實意義。 本文以小麥秸稈為原料,采用60Coγ射線為聚合手段,在常溫常壓下,通過射線輻照引發(fā)小麥秸稈纖維素與丙烯酸聚合制備高吸水樹脂(SAP)的過程,研究了丙烯酸單體與秸稈原料配比、丙烯酸中和度、輻照劑量、秸稈粒徑、堿液濃度、堿液處理時間、不同產(chǎn)地秸稈等對輻照秸稈制備SAP產(chǎn)品的吸液性能的影響,并通過單因素試驗和正交試驗得出優(yōu)化的輻照聚合工藝條件,制備了吸液性能優(yōu)越、凝膠強度及保水性能好的秸稈基SAP,并對該SAP樣品進行了結(jié)構(gòu)分析,探討了秸稈基SAP的吸液機理。主要研究結(jié)果如下： 1輻照制備秸稈基SAP的最佳工藝條件 聚合反應(yīng)前,對秸稈進行適當處理,有利于提高反應(yīng)的速率和SAP產(chǎn)品的吸液性能和其他性質(zhì)。不同產(chǎn)地的小麥秸稈對最終合成的SAP產(chǎn)品吸液性能影響不大。通過單因素試驗和正交試驗結(jié)果,得出輻照制備SAP的最佳工藝條件為：秸稈粉末25～100目,氫氧化鈉溶液濃度為20%-25%,預(yù)處理秸稈粉末12-24h,單體與原料比為8：1～10：1,中和度70%～80%,輻照劑量為8～10kGy。 2輻照制備秸稈基SAP的吸液性能測試結(jié)果 以優(yōu)化的工藝條件制備的秸稈基SAP產(chǎn)品,其吸蒸餾水能力為662g/g,吸生理鹽水能力為85g/g,吸1%尿素溶液能力為645g/g,吸自來水能力為326g/g,吸自然池塘水能力為299g/g,吸人尿液能力為66g/g。其吸液速率較快,吸蒸餾水和生理鹽水,在10min內(nèi)可以達到吸液飽和狀態(tài)。 隨著鹽水濃度的增加,SAP吸液能力開始快速下降,后逐漸緩慢下降,在較高濃度的鹽水中仍可以保持較高的吸液能力。在pH為4～10之間的水溶液中吸液倍率基本維持在最大吸液能力范圍,均在600g/g以上。在pH4和pH10的水溶液中,吸液能力快速下降。其吸液性能對溫度不敏感,在4～60℃的水溶液中吸液性能基本保持不變,均在600g/g左右,熱穩(wěn)定性好。在高溫和加壓條件下,均有較好的保水性能。 3輻照制備秸稈基SAP的結(jié)構(gòu)與吸液機理 通過對輻照制備的秸稈基SAP樣品進行紅外光譜分析,確認秸稈纖維素與丙烯酸單體成功聚合為纖維素基SAP。通過對輻照制備的秸稈基SAP吸液過程中電導(dǎo)率的測定和紅外光譜分析結(jié)果,闡述了該SAP產(chǎn)品的吸液機理,主要是其化學分子結(jié)構(gòu)和空間物理結(jié)構(gòu)共同作用,決定了其特殊的吸液性能和保水性能。 【關(guān)鍵詞】：小麥秸稈 輻照 高吸水樹脂(SAP) 纖維素 吸液倍率 丙烯酸
【學位授予單位】：揚州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TQ324.8
【目錄】：

• 摘要2-4
• Abstract4-6
• 目錄6-8
• 符號說明8-10
• 1 前言10-25
• 1.1 高吸水樹脂簡介10-18
• 1.1.1 SAP制備的反應(yīng)原理11-13
• 1.1.2 SAP的結(jié)構(gòu)13-14
• 1.1.3 SAP的性質(zhì)14-15
• 1.1.4 SAP的分類15-18
• 1.1.5 SAP的用途18
• 1.2 國內(nèi)外纖維素系SAP的研究進展18-22
• 1.2.1 不同原料研究19-20
• 1.2.2 不同單體研究20
• 1.2.3 新型合成方法研究20-21
• 1.2.4 吸液性能研究21-22
• 1.3 本論文的研究目的和意義22-25
• 2 材料與方法25-32
• 2.1 實驗材料25
• 2.2 實驗試劑25
• 2.3 實驗儀器25-26
• 2.4 實驗方法26-32
• 2.4.1 秸稈前處理方法26
• 2.4.2 試劑配制方法26
• 2.4.3 輻照制備SAP方法26-27
• 2.4.4 劑量計的制備與產(chǎn)品吸收劑量的測定27
• 2.4.5 單因素試驗27-29
• 2.4.6 吸液性能測試方法29-31
• 2.4.7 數(shù)據(jù)分析31-32
• 3 結(jié)果與分析32-53
• 3.1 SAP合成工藝的研究與改進32-40
• 3.1.1 單體與秸稈的配比對輻照秸稈合成SAP的影響32
• 3.1.2 丙烯酸中和度對輻照秸稈合成SAP的影響32-33
• 3.1.3 輻照劑量對輻照秸稈合成SAP的影響33-34
• 3.1.4 不同氣氛條件對輻照秸稈合成SAP的影響34-36
• 3.1.5 秸稈粒徑對輻照秸稈合成SAP的影響36
• 3.1.6 堿液處理時間對輻照秸稈合成SAP的影響36-37
• 3.1.7 堿液濃度對輻照秸稈合成SAP的影響37
• 3.1.8 不同產(chǎn)地小麥秸稈原料對輻照秸稈合成SAP的影響37-38
• 3.1.9 正交試驗確定最佳合成工藝條件38-40
• 3.1.10 本實驗對傳統(tǒng)制備纖維素系SAP工藝的改進40
• 3.2 輻照秸稈制備的SAP的性能測試研究40-46
• 3.2.1 吸不同pH蒸餾水能力40-41
• 3.2.2 吸不同溫度蒸餾水能力41-42
• 3.2.3 吸不同濃度鹽水能力42-43
• 3.2.4 吸液速率43-44
• 3.2.5 吸液性能44
• 3.2.6 保水性能44-46
• 3.3 SAP結(jié)構(gòu)與可能吸液機理研究46-53
• 3.3.1 SAP的結(jié)構(gòu)表征46-49
• 3.3.2 SAP吸液過程中的電導(dǎo)率49-51
• 3.3.3 SAP吸液機理探討51-53
• 4 討論53-56
• 4.1 輻照制備秸稈基SAP的工藝問題53
• 4.2 SAP吸液性能測試的注意事項53-54
• 4.3 輻照制備秸稈基SAP結(jié)構(gòu)與成分探討54
• 4.4 輻照制備秸稈基SAP市場前景分析54-56
• 5 全文結(jié)論56-57
• 參考文獻57-66
• 致謝66-67
• 攻讀學位期間發(fā)表的學術(shù)論文目錄67-68

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