羟丙基甲基纤维素掺杂秸秆吸水材料的制备与分析

发布时间：2021-09-07 04:08

　　以羟丙基甲基纤维素（HPMC）和玉米秸秆粉末作为原材料,新戊二醇二缩水甘油醚（NGDE）为交联剂,碱催化制备一种新型多孔吸水材料。结果表明:当目数80～100的玉米秸秆粉末用量为3.5g、HPMC为3.0g、NGDE为13mL、反应温度为55℃时,所制吸水材料的吸液倍率最佳,最大吸自来水倍率22.4g/g,吸蒸馏水倍率为32.8g/g;当9次重复吸水以后,吸水恢复率仍能达到45%左右。在扫描电子显微镜下可以看到吸水材料多孔,孔径在20～200μm之间;红外光谱图证实纤维素上羟基与NGDE发生反应;由X射线衍射分析可得吸水材料在结晶区发生了交联反应;由热重分析可知吸水材料具有良好的热稳定性。 

【文章来源】：化工新型材料. 2020,48(08)北大核心CSCD

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

玉米秸秆用量对吸水倍率的影响

图1 玉米秸秆用量对吸水倍率的影响由图1可见，玉米秸秆用量为3.5g时，达到了吸水倍率最大值，此时吸蒸馏水倍率为26.3g/g，最大吸0.9%NaCL溶液的倍率为8.5g/g，当玉米秸秆用量超过3.5g时，吸水材料内玉米秸秆粉末会出现团聚使结构变密实，空隙数量变少，吸水倍率变小。由图2可见，随着交联剂NGDE用量的增加，吸水倍率呈现先增大后减小的趋势，这是因为NGDE用量增加，吸水材料先增加其网状结构的堆积体积，后来达到最大值之后交联增加，密度增加，结构体积变小，随之降低了吸水倍率。NGDE用量为13mL时吸水倍率最好，如图2此时最大吸蒸馏水倍率为27.9g/g。

保水性能是吸水呈凝胶状态后保持水分不离析的过程。但水分会在空气中慢慢蒸发，这种吸水材料的网状结构会锁住水分，不让其迅速蒸发，对水有一种束缚的能力[14]。吸附时间对HPMC掺杂玉米秸秆粉末吸水材料保水率的影响见图3。进一步考察HPMC掺杂玉米秸秆粉末吸水材料的重复吸水性能，结果见图4。由图3可见，一开始时吸0.9%NaCL溶液的保水率低于吸蒸馏水，保水率50%所需时间分别为39h和60h，在最初阶段吸蒸馏水的保水率要好，随着时间的延长，140h以后，吸盐溶液的保水率要高于吸蒸馏水。总体来说，该材料的保水性能良好。这是因为，水分进入材料内部时，与亲水基团结合良好，从而限制了水分子的运动，具有一定的保水作用；同时，水分子进入网状结构中会与胶凝材料形成氢键，从而被固定在高分子链上，需要更大的能量蒸发[15]，从而干燥速度变慢；还会在凝胶表面形成一层膜，抑制水分进一步蒸发[16]。

【参考文献】：
期刊论文
[1]纤维素基可降解吸水材料的研究与发展[J]. 赵洪凯,陈健.  化工新型材料. 2019(04)
[2]纤维素和壳聚糖共混吸水材料的研究与发展[J]. 赵洪凯,张克含,陈健.  化工新型材料. 2019(03)
[3]玉米秸秆沼渣土壤保水剂制备与性能表征[J]. 王宇欣,王越,王平智.  农业机械学报. 2016(06)
[4]纤维素多孔吸附材料的制备[J]. 王爱婷,刘鹤,刘仕伟,商士斌,于世涛.  林产化学与工业. 2015(06)
[5]玉米秸秆的应用现状与发展趋势[J]. 班春华.  农业科技与装备. 2014(12)
[6]高吸水树脂保水剂提高肥效及减少农业面源污染[J]. 廖人宽,杨培岭,任树梅.  农业工程学报. 2012(17)
[7]玉米秸秆纤维素提取及半纤维素与木质素脱除工艺探讨[J]. 李春光,王彦秋,李宁,林鹏,李锋涛,何雪梅.  中国农学通报. 2011(01)
[8]玉米秸秆中纤维素、半纤维素和木质素的测定[J]. 王金主,王元秀,李峰,高艳华,徐军庆,袁建国.  山东食品发酵. 2010(03)

博士论文
[1]玉米秸秆的改性及其对六价铬离子吸附性能的研究[D]. 陈素红.山东大学 2012
[2]玉米秸秆及其纤维素的改性和吸附水体镉离子的机理研究[D]. 郑刘春.华南理工大学 2011

硕士论文
[1]用麦秆、稻壳、荞麦皮纤维素制备高吸水性材料的研究[D]. 秦蓓.西北大学 2005



本文编号：3388812