纤维素系吸水材料的制备及性能研究

发布时间：2017-03-17 20:03

  本文关键词：纤维素系吸水材料的制备及性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 为了得到耐盐性强、吸水保水等性能好的高吸水树脂,本文选用丙烯酰胺,在引发剂过硫酸钾和交联剂N,N’-亚甲基双丙烯酰胺作用下,与纤维素进行接枝共聚反应,然后水解接枝产物,将阴离子和非离子等不同的亲水基团引入到树脂分子中,使树脂亲水基团多样化;研究各种反应因素(活化时间和浓度、单体比例、反应体系温度、交联剂和引发剂量等等)对反应过程和树脂性能的影响,探寻优化的工艺条件;考察高吸水树脂吸液时的pH值、温度、粒径等因素,推断出纤维素接枝丙烯酰胺高吸水树脂的最佳吸水条件;同时还测定了树脂的保水性能和反复吸水性能;采用红外光谱(FTIR)、X-射线衍射(XRD)、热重分析(TG)和扫描电镜(SEM)表征吸水树脂的结构。 结果表明:氢氧化钠和尿素溶液预处理纤维素的方法对纤维素接枝反应有显著的影响,能较大的提高纤维素的反应性能,其最佳活化条件为:纤维素为3g,NaOH和CO(NH2)2的浓度比为10%:10%,活化温度为20℃,活化时间为10h;吸水树脂最佳的合成条件为:单体量为15g,交联剂为量0.08 g,引发剂量为0.6 g,合成温度为70℃,水解浓度为0.7mol/l。吸水树脂的最大吸水倍率为633.33g/g,最大吸盐水倍率为133.33 g/g,最大吸人工尿倍率为133.33 g/g。树脂具有良好的保水性和反复吸水性。FTIR分析表明,吸水树脂是纤维素和丙烯酰胺的接枝共聚物。XRD分析证明,接枝共聚反应在纤维素的无定型区和结晶区的表面均有发生。TGA分析表明,接枝产物比纤维素的起始失重温度高,热稳定性更好。SEM表征,纤维素接枝高吸水树脂表面有小而密的孔洞和起伏的层状结构,具有优异的吸水保水性能。应用试验表明:加入吸水树脂的土壤能较好的保持水分。
【关键词】：纤维素 高吸水树脂 吸水倍数 结构表征
【学位授予单位】：北京林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TQ324.8
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-11
• 1 前言11-27
• 1.1 纤维素材料的应用现状11-13
• 1.1.1 纤维素的基本情况11
• 1.1.2 纤维素材料改性及其衍生物的研究现状11-13
• 1.1.2.1 纤维素醚酯化产物12
• 1.1.2.2 纤维素膜12
• 1.1.2.3 改性纤维素的接枝共聚12-13
• 1.2 吸水材料的应用现状13-18
• 1.2.1 吸水材料的基本情况13-15
• 1.2.1.1 淀粉系高吸水树脂14-15
• 1.2.1.2 合成树脂系高吸水树脂15
• 1.2.1.3 纤维素系高吸水树脂15
• 1.2.2 高吸水材料的应用及发展吸水材料的重要意义15-17
• 1.2.2.1 在农林园艺方面的应用15-16
• 1.2.2.2 在医药卫生用品方面的应用16
• 1.2.2.3 在其他方面的应用16
• 1.2.2.4 发展高吸水材料的重要意义16-17
• 1.2.3 纤维素系吸水材料的研究现状17-18
• 1.2.3.1 纤维素系吸水材料简介17
• 1.2.3.2 纤维素材料的活化方法17-18
• 1.2.3.3 纤维素活化效果的评价方法18
• 1.3 纤维素系吸水材料的制备18-24
• 1.3.1 纤维素衍生物吸水剂的制备18-19
• 1.3.2 纤维素接枝系吸水剂的制备19-24
• 1.3.2.1 纤维素接枝共聚制造吸水剂的机理19-21
• 1.3.2.2 纤维素接枝共聚制造吸水剂的种类21-23
• 1.3.2.3 纤维素接枝共聚吸水剂的结构和吸水形态23-24
• 1.3.2.4 纤维素系吸水剂的评价方法24
• 1.4 纤维素系吸水材料的研究展望24-26
• 1.4.1 氧化活化25
• 1.4.2 阳离子型高吸水材料25
• 1.4.3 细菌纤维素25
• 1.4.4 微纤化与其他25-26
• 1.5 本论文的研究思路26-27
• 2 分析方法27-32
• 2.1 吸水树脂吸水和保水性能的测定27-29
• 2.1.1 吸水能力的表示方法和测试方法27-28
• 2.1.1.1 自然过滤法27
• 2.1.1.2 袋滤法27
• 2.1.1.3 量筒法27
• 2.1.1.4 薄片法27-28
• 2.1.2 吸尿、盐倍数的测定28
• 2.1.3 不同因素对吸水能力的影响28
• 2.1.3.1 不同pH 值溶液中的吸水性能28
• 2.1.3.2 不同温度下的吸水性能28
• 2.1.3.3 不同粒径下的吸水性能28
• 2.1.4 吸液速度28-29
• 2.1.5 保水性能29
• 2.2 吸水树脂反复吸水性能的研究29-30
• 2.3 纤维素接枝吸水树脂的结构表征30
• 2.3.1 红外光谱（FTIR）表征30
• 2.3.2 X-射线衍射（XRD）分析30
• 2.3.3 热失重（TGA）试验30
• 2.3.4 扫描电镜（SEM）表征30
• 2.4 吸水树脂的应用30-32
• 2.4.1 土壤配备30-31
• 2.4.2 树苗种植31
• 2.4.3 后期测量31-32
• 3 吸水树脂的制备32-48
• 3.1 原料和试剂32-33
• 3.1.1 试验试剂32
• 3.1.2 仪器和设备32-33
• 3.2 试验部分33-38
• 3.2.1 吸水树脂的制备原理33-37
• 3.2.2 吸水树脂的制备步骤37
• 3.2.2.1 纤维素原料的活化处理37
• 3.2.2.2 接枝聚合反应37
• 3.2.2.3 接枝聚合物的水解37
• 3.2.3 纤维素活化正交试验设计37-38
• 3.2.4 纤维素接枝丙烯酰胺聚合和水解反应的正交试验设计38
• 3.3 结果与讨论38-48
• 3.3.1 吸水树脂制备的正交试验结果38-40
• 3.3.1.1 纤维素活化的正交试验38-39
• 3.3.1.2 纤维素接枝丙烯酰胺聚合和水解反应的正交试验39-40
• 3.3.2 纤维素接枝吸水树脂制备的正交直观分析40-41
• 3.3.3 纤维素接枝吸水树脂制备的正交因素指标分析41-48
• 3.3.3.1 活化时间41
• 3.3.3.2 活化温度41-42
• 3.3.3.3 单体量42
• 3.3.3.4 交联剂量42-43
• 3.3.3.5 引发剂量43-44
• 3.3.3.6 合成温度44-45
• 3.3.3.7 NaOH 水解浓度45-48
• 4 吸水树脂性能评价及表征48-64
• 4.1 吸水、吸尿、吸盐倍数48-49
• 4.2 不同因素对吸水能力的影响49-52
• 4.2.1 不同pH 值溶液中的吸水性能49-50
• 4.2.2 不同温度下的吸水性能50-51
• 4.2.3 不同粒径下的吸水性能51-52
• 4.3 吸液速度52-53
• 4.4 保水性能53-55
• 4.4.1 自然条件保水能力54-55
• 4.4.2 加压保水能力55
• 4.5 吸水树脂反复吸水性能的研究55-56
• 4.6 纤维素接枝吸水树脂的结构表征56-64
• 4.6.1 红外光谱（FTIR）表征56-58
• 4.6.2 X-射线衍射（XRD）分析58-59
• 4.6.3 热失重（TGA）试验59-62
• 4.6.4 扫描电镜（SEM）表征62-64
• 5 吸水树脂的应用64-74
• 5.1 土壤含水率分析64-72
• 5.2 树苗生长情况分析72-74
• 6 结论与研究展望74-76
• 6.1 结论74
• 6.2 创新点74-75
• 6.3 研究展望75-76
• 参考文献76-79
• 个人简介79-80
• 导师简介80-81
• 致谢81

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 王艳;;棉花杆废弃物制备高吸水树脂的研究[J];应用化工;2011年06期

2 李翠;吴丽国;卞瑞庆;付芸;;引发体系对合成复合高吸水树脂的影响[J];精细石油化工进展;2010年08期

3 窦立岩;汪丽梅;洪群植;;冷冻法制备海藻酸钠/粉煤灰/聚乙烯醇复合吸水树脂[J];广州化工;2011年16期

4 于清河;张国发;郭忠华;孙士昌;王亚慧;;CDD改性淀粉高吸水树脂的研究[J];科技促进发展(应用版);2010年06期

5 王中华;;近期国内AMPS聚合物研究进展[J];精细与专用化学品;2011年08期

6 高锦章;马得莉;俞洁;杨武;李兴发;李岩;;辉光放电等离子体引发制备聚丙烯酸/蛭石复合高吸水树脂及其性能研究[J];西北师范大学学报(自然科学版);2011年04期

7 狄宏伟;;TAPPI宣布成立新的国际纳米技术部[J];造纸信息;2011年07期

8 张大勤;;淀粉系高吸水性树脂化学制备方法的研究进展[J];科技资讯;2011年24期

9 郭永超;郑玉刚;赵彦生;;淀粉/丙烯酸/PVA互穿网络高吸水性树脂的合成[J];山西化工;2011年03期

10 刘晓丹;董慧民;郝金克;张全胜;李再峰;;聚氨酯/丁腈橡胶互穿网络型吸水膨胀橡胶的性能研究[J];弹性体;2011年04期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 施云海;俞洁;姜晓春;;纤维素基高吸水树脂的合成及性能研究[A];上海市化学化工学会2010年度学术年会论文集[C];2010年

2 崔铁花;刘冰;;阳离子型高吸水树脂性能的研究[A];低碳经济与科学发展——吉林省第六届科学技术学术年会论文集[C];2010年

3 孔炎炎;刘延平;张尔赤;于跃芹;;可生物降解高吸水树脂的制备[A];中国化学会第十三届胶体与界面化学会议论文摘要集[C];2011年

4 金立维;储富祥;;纤维素在可生物降解复合材料中的研究进展[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集（第2分册）[C];2010年

5 李红春;曲宝涵;牛永盛;;聚乙烯醇/丙烯酸接枝共聚合成高吸水树脂的研究[A];中国化学会第15届反应性高分子学术讨论会论文摘要预印集[C];2010年

6 徐品;刘咏;化全县;汤建伟;;低温合成有机-无机复合SAP的工艺优化[A];中国化学会第28届学术年会第19分会场摘要集[C];2012年

7 谢建军;何新建;张绘营;韩心强;;LPAAM复合高吸水树脂制备与表征[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集（第4分册）[C];2010年

8 高凤芹;闫志坚;孙启忠;邢启明;;纤维素乙醇生物转化工艺的研究进展[A];2009全国可再生能源—生物质能利用技术研讨会论文集[C];2009年

9 徐继红;陶俊;徐国财;谭德新;张严严;;微波辐射CMC接枝AMPS/AM高吸水树脂的合成及性能研究[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集（第4分册）[C];2010年

10 林健;牟国栋;杨雪;;木质素磺酸钙接枝聚丙烯酸吸水树脂制备研究[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集（第2分册）[C];2010年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 邓国军;纤维素溶解新技术获国际化学大奖[N];中国纺织报;2011年

2 实习生 牛春颖;异军突起的高吸水树脂产业[N];科技日报;2000年

3 刘学谦 蔺玉堂;应加快国产高吸水树脂的推广应用[N];光明日报;2000年

4 刘国信;天然高分子包材的性能及应用[N];中国包装报;2007年

5 记者 毛黎;粉碎的玉米青贮可产更多乙醇[N];科技日报;2009年

6 黄文龙;改变西双版纳胶苗定植模式[N];中国气象报;2004年

7 东华大学纺织面料技术教育部重点实验室副主任 程隆棣;领舞2008的纤维素纤维和弹性纤维[N];中国纺织报;2007年

8 ;飞速发展的中国高吸水膨胀材料[N];中国包装报;2000年

9 张书香;高吸水膨胀材料发展正逢时[N];中国化工报;2000年

10 张行;美日两国绝热隔音材料发展态势[N];中国建材报;2007年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 柳建良;LASP/AA/AM高吸水树脂的合成、性能及蓄冷保鲜应用研究[D];广东工业大学;2012年

2 黄健;水凝胶理论及表面强化交联应用研究[D];浙江大学;2005年

3 王丹;纤维素改性耐盐性高吸水树脂的合成及性能研究[D];中国林业科学研究院;2006年

4 贾振宇;丙烯酸系高吸水性树脂的高性能化研究[D];西北工业大学;2006年

5 冷一欣;聚天冬氨酸的合成与应用研究[D];南京工业大学;2005年

6 赵妍嫣;甘薯淀粉基高吸水树脂的合成及性质研究[D];合肥工业大学;2008年

7 周庆新;木霉纤维素膨胀因子Swollenin与β-葡萄糖苷酶的功能研究[D];山东大学;2011年

8 陈日清;新型丙烯酸酯功能材料制备、结构和性能研究[D];中国林业科学研究院;2006年

9 韩咚林;绿色新能源铝/水基燃料燃烧特性研究和绿色生物质材料的制备[D];中国科学技术大学;2010年

10 李明飞;基于生物炼制的竹材组分分离及苄基化研究[D];北京林业大学;2012年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 徐博函;纤维素系吸水材料的制备及性能研究[D];北京林业大学;2008年

2 刘洋洋;废棉布制备高吸水树脂的研究[D];青岛大学;2010年

3 王一坤;胶原水解物改性聚丙烯酸类高吸水树脂的研究[D];郑州大学;2011年

4 宋强;纤维素脂肪酸酯的制备及其吸附有机污染物[D];南京林业大学;2011年

5 刘玲秀;可生物降解高吸水树脂的制备[D];青岛科技大学;2011年

6 张艳锴;有机/无机复合高吸水树脂的合成及其吸附性能研究[D];河南师范大学;2012年

7 孙自顺;玉米秸秆复合高吸水树脂的制备与性能[D];成都理工大学;2012年

8 秦磊;苏打盐碱地用新型土壤改良剂的制备及应用[D];长春工业大学;2012年

9 张旭;瓜尔胶接枝聚丙烯酸钠高吸水树脂的合成及其性能研究[D];兰州大学;2011年

10 宋U，

本文编号：253362