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反相悬浮聚合法—高吸水性树脂的合成与性能的研究

作　者: 林润雄
导　师: 黄毓礼
学　校: 北京化工大学
专　业: 精细化工
关键词: 高吸水性树脂 丙烯酸-丙烯酸钠共聚动力学 高岭土表面接枝 淀粉接枝共聚 吸水机理
分类号: TQ324.8
类　型: 博士论文
年　份: 1998年
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内容摘要


本世纪六十年代，美国农业部北方研究所G.F.Fanta等研究淀粉接枝丙烯腈获得成功，从此开辟了高吸水性树脂研究的新领域。到了七十年代高吸水性树脂工业化的成功，在农业、园艺、医疗、卫生等方面的应用，尤其是在医疗卫生等方面的应用，备受人们的关注，引起了各国科技研究者的极大兴趣。论文包过如下内容： 1．丙烯酸—丙烯酸钠共聚动力学研究 丙烯酸—丙烯酸钠共聚反应符合Mayo模型，以此模型为基础建立了共聚动力学方程。首先测定了丙烯酸（r1）—丙烯酸钠（r2）共聚反应的竞聚率。然后研究了丙烯酸—丙烯酸钠共聚组成、瞬时共聚组成和平均共聚组成与转化率之间的关系，为丙烯酸—丙烯酸钠共聚提供了理论依据，填补了这方面理论研究的空白。 2．高吸水性树脂合成研究 高吸水性树脂的合成包过四个体系：反相悬浮聚合丙烯酸—丙烯酸钠合成高吸水性树脂，通过表面活性剂的复配，搅拌转速和介质酸碱性的研究，建立了稳定的反相悬浮体系。加入多功能交联剂，如双丙烯酰胺，形成了丙烯酸—丙烯酸钠交联结构。通过对引发剂，交联剂，单体浓度，丙烯酸中和度等因素的研究，使合成的丙烯酸—丙烯酸钠高吸水性树脂吸水能力达800 ml·g-1，吸收0.9％NaCl溶液60 ml·g-1。 反相悬浮聚合法—淀粉接枝丙烯酸—丙烯酸钠合成高吸水性树脂，首先采用反相悬浮聚合法合成丙烯酸—丙烯酸钠预聚体，然后再与糊化淀粉进行接枝共聚。这样一个聚合工艺克服了水溶液聚合法：聚合物粘壁、易成块状，出料困难等缺点；淀粉（不论糊化与否）不易分散，接枝效率极低的缺点。采用此方法合成的高吸水性树脂吸水能力达650 ml·g-1，吸收0.9％NaCl溶液50 ml·g-1，接枝效率达80％。 采用质谱仪对淀粉接枝丙烯酸—丙烯酸钠机理进行了研究，淀粉在引发剂产生的初级自由基和预聚体自由基的作用下，两个仲羟基碳原子，其中一个被氧化，发生碳键断裂，另一个未被氧化的碳原子上形成自由基，产生一个接枝点，与预聚体自由基反应，发生接枝共聚反应。

全文目录


中文摘要  7-10
英文摘要  10-14
第一章 绪论  14-29
  1.1 引言  14-24
    1.1.1 淀粉系高吸水性树脂  15-18
    1.1.2 纤维素系高吸水性树脂  18-20
    1.1.3 合成树脂系高吸水性树脂  20-24
  1.2 加强高吸水性树脂的研究,促进高吸水性树脂的发展  24
  1.3 课题的选择与论文结构  24-26
  参考文献  26-29
第二章 丙烯酸—丙烯酸钠共聚体系  29-57
  2.1 丙烯酸(r_1)—丙烯酸钠(r_2)共聚竞聚率的研究  29-38
    2.1.1 实验部分  29-30
    2.1.2 结果与讨论  30-32
    2.1.3 竞聚率的计算  32-38
      2.1.3.1 Fineman-Ross方法  32-33
      2.1.3.2 Kelen-Tudos方法  33-35
      2.1.3.3 LSM方法  35-38
  2.2 丙烯酸—丙烯酸钠共聚物组成方程  38-43
    2.2.1 共聚行为—丙烯酸—丙烯酸钠组成曲线  40-41
    2.2.2 丙烯酸—丙烯酸钠组成转化率曲线  41-43
  2.3 丙烯酸—丙烯酸钠交联共聚合成高吸水性树脂  43-54
    2.3.1 聚合方法的确定  44
    2.3.2 实验部分  44-45
    2.3.3 反相悬浮体系稳定性的研究  45-50
    2.3.4 丙烯酸中和度对聚合反应过程的影响  50-51
    2.3.5 聚合反应温度对聚合反应的影响  51-52
    2.3.6 交联剂对聚合反应的影响  52-54
    2.3.7 引发剂浓度对吸水倍率的影响  54
  本章小结  54-56
  参考文献  56-57
第三章 反相悬浮聚合—淀粉接枝聚丙烯酸钠研究  57-71
  3.1 实验部分  57-58
  3.2 结果与讨论  58-64
    3.2.1 接枝产物证明  58-59
    3.2.2 淀粉对接枝共聚产物性能的影响  59-62
    3.2.3 接枝引发剂的选择  62
    3.2.4 预聚反应时间对接枝反应的影响  62-63
    3.2.5 接枝聚合物的吸水能力、接枝效率与淀粉用量的关系  63
    3.2.6 引发剂浓度对吸水能力、接枝效率的影响  63-64
    3.2.7 中和度对吸水能力、接枝效率的影响  64
  3.3 接枝聚合机理推测  64-69
    3.3.1 玉米淀粉、淀粉接枝产物质谱分析  65-69
    3.3.2 淀粉接枝丙烯酸—丙烯酸钠机理  69
  本章小结  69-70
  参考文献  70-71
第四章 高岭土—聚丙烯酸钠复合型吸水性材料的研究  71-81
  4.1 引言  71-74
    4.1.1 无机材料接枝高聚物的制备  71-72
    4.1.2 无机材料接枝高聚物的结构  72-73
    4.1.3 无机材料接枝共聚物的性能与应用  73-74
  4.2 高岭土表面接枝丙烯酸—丙烯酸钠  74-76
    4.2.1 实验部分  75-76
  4.3 结果与讨论  76-79
    4.3.1 高岭土表面接枝共聚物证明  76-77
    4.3.2 高岭土含量对高岭土表面接枝反应的影响  77-78
    4.3.3 交联剂对高岭土表面接枝反应的影响  78-79
    4.3.4 引发剂对高岭土表面接枝反应的影响  79
  本章小结  79-80
  参考文献  80-81
第五章 壳聚糖制备高吸水性材料  81-87
  5.1 引言  81-82
  5.2 壳聚糖结构  82-83
  5.3 壳聚糖制备吸水性材料  83-84
  5.4 结果与讨论  84-85
  本章小结  85-86
  参考文献  86-87
第六章 高吸水性树脂吸水机理的探讨  87-99
  6.1 引言  87
  6.2 高聚物的亲水性与憎水性  87-89
  6.3 亲水性高聚物在水中的溶胀过程  89-91
  6.4 Flory凝胶膨胀公式及其讨论  91-92
  6.5 高吸水性树脂交联点间平均分子量(?)的测定  92-93
  6.6 高吸水性树脂的吸水性、保水性的研究  93-97
    6.6.1 吸水实质的探究  93-94
    6.6.2 高吸水性树脂与水的作用  94-95
    6.6.3 高吸水性树脂的交联网络与水的作用  95-96
    6.6.4 高吸水性树脂吸水性和保水性的热力学分析  96-97
  本章小结  97-98
  参考文献  98-99
第七章 高吸水性树脂吸水性与保水性的研究  99-115
  7.1 高吸水性树脂的吸水性能  99
  7.2 吸收能力的表示方法  99-100
  7.3 吸收能力的测定  100-101
    7.3.1 吸收的液体  100
    7.3.2 吸收能力的测定方法  100-101
  7.4 结合水与自由水  101
  7.5 高吸水性树脂吸液能力  101-109
    7.5.1 吸水能力  101-102
    7.5.2 吸收溶液的能力  102-106
    7.5.3 高吸水性树脂的吸收速度  106-107
    7.5.4 高吸水性树脂粒径与其性能的关系  107-109
  7.6 高吸水性树脂保水能力  109-113
    7.6.1 吸水性树脂的热保水性  109
    7.6.2 加压条件下保水能力  109
    7.6.3 保水能力与粒径的关系  109-110
    7.6.4 高吸水性树脂在土壤中的保水能力  110-113
  本章小结  113-114
  参考文献  114-115
第八章 丙烯酸—丙烯酸钠交联共聚合成高吸水性树脂中试实验研究及工业化生产  115-121
  8.1 中试设计基础  115
  8.2 生产工艺  115-118
  8.3 中试产品性能  118-119
  8.4 生产成本核算  119
  本章小结  119-120
  参考文献  120-121
第九章 结论  121-123
致谢  123-124
作者简介  124-125
附录：实验数据  125-127

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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 合成树脂与塑料工业 > 特种塑料 > 特种性能塑料
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