锯屑基高倍吸水树脂的制备与应用研究

发布时间：2021-02-25 07:59

　　高倍吸水树脂作为一种新型的多功能材料,不仅可以吸收本身数百倍的水分,而且具有很好的保水性能。此外,它在水以及乙醇等有机溶剂中不会发生溶解。由于具备这些优异的性能,树脂已经被开发为农业领域中的保水剂、医疗卫生行业的缓释药物载体、建筑工程中的防水剂、食品工业中的保鲜剂等产品。目前,全球高倍吸水树脂的市场值达到了90亿美元。然而,市场现有的高倍吸水树脂产品多为以石油为原材料的一次性产品,存在回收利用率低,生物降解性差等问题。本研究选取木材和林业的廉价副产品-锯屑作为一种框架结构,与丙烯酸和丙烯酰胺合成单体制备高倍吸水树脂。考察了过硫酸铵（APS）含量、N,N-亚甲基双丙烯酰胺（MBA）含量、丙烯酸（AA）含量、丙烯酰胺（AM）含量、丙烯酸中和度、反应温度对高倍吸水树脂润胀率的影响。通过傅里叶变换红外光谱、X射线衍射、扫描电子显微镜和热重分析等手段对合成树脂进行了各方面的性能表征。此外,本文用锯屑基高倍吸水树脂与表面活性剂复配制备了一种矿区抑尘剂。探究了表面活性剂类型、表面活性剂浓度和树脂浓度对抑尘剂的p H值、渗透性、抗蒸发性、粘度和表面张力的影响。最后,在优化配比条件下,讨论分析了抑尘剂对... 

【文章来源】：北京林业大学北京市 211工程院校 教育部直属院校

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【学位级别】：硕士

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本研究技术路线

锯屑基高倍吸水树脂的制备与表征172.4结果与讨论2.4.1SAR最佳合成工艺（1）MBA含量对SAR润胀性能的影响图2.1显示了MBA含量对高倍吸水树脂润胀率的影响。结果表明，交联剂的含量会影响高倍吸水树脂的吸水能力，随着MBA含量从0.2％升为0.6％，SR从207.34g/g增加到491.8g/g。这是由于在低交联剂含量下，高倍吸水树脂的交联密度低，导致它的网络结构不稳定，从而影响了高倍吸水树脂的润胀性能和保水性能。随着交联剂的进一步加入，引起高倍吸水树脂交联位点和密度的增多，使得它的润胀率提高。但是，当MBA含量超过0.6%时，SR呈下降趋势，这是由于交联过度的高倍吸水树脂网络结构中的空隙收缩，抑制了它的润胀性。图2.1MBA含量对高倍吸水树脂润胀率的影响Figure2.1EffectoftheMBAcontentontheswellingrate（2）AA含量对SAR润胀性能的影响如图2.2所示，我们研究了AA用量对高倍吸水树脂润胀率的影响。随着AA含量从6g增加到8g，高倍吸水树脂的润胀率增加。这主要是由于AA剂量的增加提高了单体间的碰撞概率，有利于高倍吸水树脂链的线性扩展，利于网络结构的形成，使高倍吸水树脂有更多的空间来吸收和储存水分。当AA含量超过8g时，高倍吸水树脂的润胀率呈现相反的趋势。这是由于过量的AA会导致自聚合反应，增加了高倍吸水树脂的溶解度，导致了它的润胀率降低。

锯屑基高倍吸水树脂的制备与应用研究18图2.2AA含量对高倍吸水树脂润胀率的影响Figure2.2EffectoftheAAcontentontheswellingrate（3）AM含量对SAR润胀性能的影响AM与AA摩尔比对高倍吸水树脂溶胀率的影响如图2.3所示。结果表明，当AM与AA的摩尔比为1:6时，聚合物的溶胀率高达685.36g/g。这是因为丙烯酸中-COOH和-COONa的亲水性优于丙烯酰胺中的-CONH2（WuandLiu,2007）。此外，这两个单体之间的活性基团具有协同作用。AM的加入增加了聚合物的机械强度，使膨胀的聚合物保持稳定的形状。然而，随着AM用量的增加，聚合物的疏水性变得更加明显，导致高倍吸水树脂的溶胀率进一步降低。图2.3AM含量对高倍吸水树脂润胀率的影响Figure2.3EffectoftheAMcontentontheswellingrate

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本文编号：3050684