聚丙烯酸类高吸水树脂的附着性能研究
发布时间：2021-07-10 01:52
高吸水树脂因其优异的吸水和保水性能,被广泛应用于农业园林、医疗卫生、建筑工业以及其他重要领域。近年来,随着研究的不断深入,高吸水树脂也逐渐开始应用于消防灭火领域。虽然水是常用的灭火手段,但流动性太大,不易附着,易流失,从而大大降低了水的灭火效率。如何开发出一种附着力强的新型灭火技术,有效灭火,成为亟待解决的问题。本论文立足于该问题,重点研究了高吸水树脂的浓度与附着性能的关系及影响机理,同时开展可以有效提高附着能力的新型灭火剂的应用研究,主要研究内容如下:本文首先研究了高吸水树脂的浓度对其在木板上附着性能的影响。通过流变学方法和倒置实验确定样品形成凝胶的浓度区间,同时测定了该吸水树脂的最大吸水倍率,求得其吸水饱和浓度。通过模拟消防车中喷枪喷向火灾现场进行灭火的场景的假设,对样品进行了喷涂实验,以在固定面积范围的木板上凝胶的附着厚度来判断其附着性能的大小。结果表明:高吸水树脂的附着性能与其浓度相关,随着浓度的升高,样品的附着性能提高,当高吸水树脂样品的浓度达到其凝胶浓度时,附着性能有着大幅度的提高,在浓度继续增加时,附着性能提高的幅度较小,此时由于重力影响,附着层会整块掉落。其次还结合实际...
【文章来源】：长春工业大学吉林省
【文章页数】：53 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
淀粉（a.支链淀粉b.直链淀粉）分子结构图[87]
第1章绪论4状结构，在与水接触后，树脂中的亲水基团与水发生氢键作用且发生水解电离。树脂在吸水时有两种吸水方式，当树脂刚刚开始与水接触时或者说与较为少量的水接触时，水分子通过树脂内部的多孔结构和毛细管道进行初步吸水，这属于物理吸附[24]。当树脂与水接触后，树脂分子链上大量的亲水基团与水发生氢键作用，电解质中的离子对发生电离，电离成阴阳离子，阴离子在网络的外侧，阳离子被束缚在网络以内以保持电中性，如下图1.2所示，同时由于阴离子均在外侧，彼此为同种电荷，相互排斥导致整体网络扩张，随着电离的进一步进行，网络继续扩张，同时，网络内的阳离子浓度越大，越高于外侧浓度，从而形成了一定的浓度梯度，由于渗透作用，水分子会从浓度低一侧流向浓度高一侧，即源源不断的进入高吸水树脂内部。随着水分子的不断进入，这种浓度差逐渐减小直至达到最终平衡，即表现为吸水速率降低直至吸水平衡状态[25-28]。图1.2高吸水树脂吸水机理图[27]如下图1.3所示，为吸水前与吸水后高吸水树脂的形态：
第1章绪论5图1.3高吸水树脂吸水前后对比图（2）保水性能好高吸水树脂不仅吸水量大，保水能力也较好，也就是说在其吸水后饱和状态下，在一定条件下，即使加压情况，体系不容易溢出水分，能长时间锁住水分。根据不同的条件，可以分为加压下的保水率、温度变化下的保水率、时间变化下的保水率等[29]。1.2.4高吸水树脂在高分子化合物中的应用（1）农林园艺方面高吸水树脂通常作为保水剂、土壤缓释剂应用于农业园艺方面，尤其在我国的干旱地区。充足的水分才能让植物、作物快速生长，当保水剂加入土壤中后，由于吸水树脂的保水性能，使土壤中水分在一段时间内不易流失，源源不断的提供水分，供植物吸收。吸饱水分子的高吸水树脂相当于一个“微型水库”，植物根部依据渗透压作用，可以汲取所需的营养物质和水分，缓慢释放可以一定程度上防止营养物质的流失，提高了经济效益[30-32]。将吸水树脂凝胶材料放入沙漠中，就可以种植一般植物，这对沙漠的改造具有一定的意义[33]。（2）医疗卫生方面在医疗卫生方面应用较为成熟，比如生活中常见的婴儿尿不湿、卫生巾、床垫等，在吸水变成凝胶后对人体无刺激无伤害。因高吸水树脂本身无毒、稳定性好、生物适应性好，所以被用来应用于医疗器械、人工器官及医药等方面，比如绷带、纱布、医用衣等用品，利用吸水树脂制作的人工肾脏、人工角膜、人工血管等也取得巨大发展[34]，作为烧伤的医用敷料、载有药物的缓释试剂等也有广泛的应用[35-38]。（3）建筑工业方面
【参考文献】：
期刊论文
[1]高吸水树脂产品吸水保水性能测试方法综述[J]. 孙宾宾,杨博. 化学工程师. 2013(10)
[2]淀粉基高吸水性树脂吸水性能的测定条件评价[J]. 陈雷,张友全,黄志勇,黄科林,童张法. 化学研究. 2012(05)
[3]PAAS/PVA水凝胶高吸水性树脂的制备及其性能研究[J]. 魏召阳,卢祖坤,岳凌,李莉,杨淑琴,杨占山. 苏州大学学报(医学版). 2012(05)
[4]气溶胶灭火剂的研究进展[J]. 邢军,杜志明,阿苏娜. 材料导报. 2008(09)
[5]新型高分子水系灭火剂的制备及其灭火性能研究[J]. 周波. 上海应用技术学院学报(自然科学版). 2008(03)
[6]不同粒径农用高吸水树脂的吸水特性及溶胀动力学[J]. 林雄财,李云开,许廷武,杨培岭,任树梅. 高分子材料科学与工程. 2008(05)
[7]淀粉接枝丙烯酸类高吸水性树脂的研究[J]. 付丽丽,石红锦. 橡塑技术与装备. 2008(02)
[8]水增粘后的流动特征及灭火性能研究[J]. 席雨沁. 现代化工. 2007(S2)
[9]淀粉高吸水性树脂吸液速率测定方法[J]. 刘慧珍,张友全,武波. 应用化工. 2007(02)
[10]水系灭火剂的灭火性能对比分析研究[J]. 徐晓楠. 火灾科学. 2005(04)
硕士论文
[1]高吸水树脂对水泥混凝土性能的影响及机理研究[D]. 张志强.吉林大学 2019
[2]腐植酸钾/凹凸棒/聚丙烯酸复合吸水树脂的合成及性能研究[D]. 周伟.上海师范大学 2018
[3]高吸水医用纱布的制备及其性能研究[D]. 张亚军.东华大学 2018
[4]丙烯酸-腐植酸复合高吸水树脂的紫外引发制备与性能研究[D]. 刘兰.新疆大学 2017
[5]有机/无机复合功能性高吸水树脂的制备及其在农林业中的应用[D]. 饶聪.武汉工程大学 2016
[6]聚乙烯醇/丙烯酸/丙烯酰胺高吸水树脂的制备及性能研究[D]. 杨帆.燕山大学 2015
[7]聚丙烯酸（钠）分子量及其分布研究[D]. 崔静.河北工业大学 2015
[8]有机/埃洛石复合高吸水材料的制备及其性能研究[D]. 王延飞.郑州大学 2014
[9]新型水凝胶伤口敷料及高吸水性树脂的制备及其性能研究[D]. 卢祖坤.苏州大学 2013
[10]改性高分子吸水灭火剂的制备及在灭火方面的应用[D]. 冯晓琦.太原理工大学 2012
本文编号：3274940
【文章来源】：长春工业大学吉林省
【文章页数】：53 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
淀粉（a.支链淀粉b.直链淀粉）分子结构图[87]
第1章绪论4状结构，在与水接触后，树脂中的亲水基团与水发生氢键作用且发生水解电离。树脂在吸水时有两种吸水方式，当树脂刚刚开始与水接触时或者说与较为少量的水接触时，水分子通过树脂内部的多孔结构和毛细管道进行初步吸水，这属于物理吸附[24]。当树脂与水接触后，树脂分子链上大量的亲水基团与水发生氢键作用，电解质中的离子对发生电离，电离成阴阳离子，阴离子在网络的外侧，阳离子被束缚在网络以内以保持电中性，如下图1.2所示，同时由于阴离子均在外侧，彼此为同种电荷，相互排斥导致整体网络扩张，随着电离的进一步进行，网络继续扩张，同时，网络内的阳离子浓度越大，越高于外侧浓度，从而形成了一定的浓度梯度，由于渗透作用，水分子会从浓度低一侧流向浓度高一侧，即源源不断的进入高吸水树脂内部。随着水分子的不断进入，这种浓度差逐渐减小直至达到最终平衡，即表现为吸水速率降低直至吸水平衡状态[25-28]。图1.2高吸水树脂吸水机理图[27]如下图1.3所示，为吸水前与吸水后高吸水树脂的形态：
第1章绪论5图1.3高吸水树脂吸水前后对比图（2）保水性能好高吸水树脂不仅吸水量大，保水能力也较好，也就是说在其吸水后饱和状态下，在一定条件下，即使加压情况，体系不容易溢出水分，能长时间锁住水分。根据不同的条件，可以分为加压下的保水率、温度变化下的保水率、时间变化下的保水率等[29]。1.2.4高吸水树脂在高分子化合物中的应用（1）农林园艺方面高吸水树脂通常作为保水剂、土壤缓释剂应用于农业园艺方面，尤其在我国的干旱地区。充足的水分才能让植物、作物快速生长，当保水剂加入土壤中后，由于吸水树脂的保水性能，使土壤中水分在一段时间内不易流失，源源不断的提供水分，供植物吸收。吸饱水分子的高吸水树脂相当于一个“微型水库”，植物根部依据渗透压作用，可以汲取所需的营养物质和水分，缓慢释放可以一定程度上防止营养物质的流失，提高了经济效益[30-32]。将吸水树脂凝胶材料放入沙漠中，就可以种植一般植物，这对沙漠的改造具有一定的意义[33]。（2）医疗卫生方面在医疗卫生方面应用较为成熟，比如生活中常见的婴儿尿不湿、卫生巾、床垫等，在吸水变成凝胶后对人体无刺激无伤害。因高吸水树脂本身无毒、稳定性好、生物适应性好，所以被用来应用于医疗器械、人工器官及医药等方面，比如绷带、纱布、医用衣等用品，利用吸水树脂制作的人工肾脏、人工角膜、人工血管等也取得巨大发展[34]，作为烧伤的医用敷料、载有药物的缓释试剂等也有广泛的应用[35-38]。（3）建筑工业方面
【参考文献】：
期刊论文
[1]高吸水树脂产品吸水保水性能测试方法综述[J]. 孙宾宾,杨博. 化学工程师. 2013(10)
[2]淀粉基高吸水性树脂吸水性能的测定条件评价[J]. 陈雷,张友全,黄志勇,黄科林,童张法. 化学研究. 2012(05)
[3]PAAS/PVA水凝胶高吸水性树脂的制备及其性能研究[J]. 魏召阳,卢祖坤,岳凌,李莉,杨淑琴,杨占山. 苏州大学学报(医学版). 2012(05)
[4]气溶胶灭火剂的研究进展[J]. 邢军,杜志明,阿苏娜. 材料导报. 2008(09)
[5]新型高分子水系灭火剂的制备及其灭火性能研究[J]. 周波. 上海应用技术学院学报(自然科学版). 2008(03)
[6]不同粒径农用高吸水树脂的吸水特性及溶胀动力学[J]. 林雄财,李云开,许廷武,杨培岭,任树梅. 高分子材料科学与工程. 2008(05)
[7]淀粉接枝丙烯酸类高吸水性树脂的研究[J]. 付丽丽,石红锦. 橡塑技术与装备. 2008(02)
[8]水增粘后的流动特征及灭火性能研究[J]. 席雨沁. 现代化工. 2007(S2)
[9]淀粉高吸水性树脂吸液速率测定方法[J]. 刘慧珍,张友全,武波. 应用化工. 2007(02)
[10]水系灭火剂的灭火性能对比分析研究[J]. 徐晓楠. 火灾科学. 2005(04)
硕士论文
[1]高吸水树脂对水泥混凝土性能的影响及机理研究[D]. 张志强.吉林大学 2019
[2]腐植酸钾/凹凸棒/聚丙烯酸复合吸水树脂的合成及性能研究[D]. 周伟.上海师范大学 2018
[3]高吸水医用纱布的制备及其性能研究[D]. 张亚军.东华大学 2018
[4]丙烯酸-腐植酸复合高吸水树脂的紫外引发制备与性能研究[D]. 刘兰.新疆大学 2017
[5]有机/无机复合功能性高吸水树脂的制备及其在农林业中的应用[D]. 饶聪.武汉工程大学 2016
[6]聚乙烯醇/丙烯酸/丙烯酰胺高吸水树脂的制备及性能研究[D]. 杨帆.燕山大学 2015
[7]聚丙烯酸（钠）分子量及其分布研究[D]. 崔静.河北工业大学 2015
[8]有机/埃洛石复合高吸水材料的制备及其性能研究[D]. 王延飞.郑州大学 2014
[9]新型水凝胶伤口敷料及高吸水性树脂的制备及其性能研究[D]. 卢祖坤.苏州大学 2013
[10]改性高分子吸水灭火剂的制备及在灭火方面的应用[D]. 冯晓琦.太原理工大学 2012
本文编号：3274940
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