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耐盐性魔芋吸水树脂制备及性能研究

作　者: 柯百胜
导　师: 姜发堂
学　校: 湖北工业大学
专　业: 食品科学
关键词: 魔芋葡甘聚糖耐盐性魔芋吸水树脂吸水机理 Scott二阶动力学模型
分类号: TQ324.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

耐盐性吸水树脂具有非常好的吸水和保水能力且在强电解质存在条件下保持较高的吸水能力,这些优点使其具备广泛的应用前景。目前对于耐盐性吸水树脂的研究,主要集中在实验室阶段,工业化生产规模不是太大。本文通过工艺优化制备了耐盐性魔芋高吸水聚合物、对其性能进行检测并观测了农林保水应用效果。1.由过硫酸钾引发,使魔芋葡甘聚糖接枝丙烯酸与丙烯酰胺进行聚合反应,并用N,N-亚甲基双丙烯酰胺进行交联。得到最佳条件为:当魔芋葡甘聚糖与反应单体质量比为1︰9,AM与AA质量比为19.2%,交联剂浓度为0.067g/mol,引发剂浓度为0.439g/mol,中和度为90%,EDTA质量分数为12.2%时,耐盐性魔芋吸水树脂有最大吸液倍率。制得的吸水树脂吸生理盐水倍率可达120g/g,吸收去离子水倍率可达720g/g。2.由结构表征可知,傅里叶红外图谱显示耐盐性魔芋高吸水聚合物具有大量可以与水形成氢键的化学基团,为丙烯酸(钠)及丙烯酰胺反应单体接枝KGM糖链上的共聚物。SEM图谱显示耐盐性魔芋吸水树脂为多层网状形态,为吸水、保水提供条件。热重分析显示,耐盐性魔芋吸水树脂比KGM热失重温度高,有很好的热稳定性能。X衍射分析表明,由于高吸水树脂吸水膨胀,网络状结构被展开,与吸水前相比结构明显趋向于规则。3.通过对现阶段的一些已经被人们所接受的SAP的吸收水分的原理和吸水膨胀的动力学相关理论进行对比归纳,运用Scott二阶动力学模型对其吸水溶胀过程进行模拟,并解释KSAP在不同盐溶液中的溶胀过程。4.通过应用特性试验,表明KSAP在复杂的环境条件下吸液倍率比较稳定;在不同温度下的保水能力明显要优于纯水,在离心力作用下保水能力较强;且在一些较为恶劣的条件下能够保持其吸液特性。在农林模拟试验中,在KSAP0.3%添加量,中间层施加的方式,相对空白样本,具有良好的持水保水能力。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
第1章引言  10-19
  1.1 耐盐性SAP 研发现状  10-12
    1.1.1 耐盐性SAP 的研究概述  11
    1.1.2 国内外SAP 生产发展现状  11-12
  1.2 耐盐性SAP 分类  12
  1.3 耐盐性吸水树脂的制备  12-13
  1.4 耐盐性SAP 的应用领域  13-15
    1.4.1 医疗卫生用品  13
    1.4.2 农业  13-14
    1.4.3 在食品保鲜方面的应用  14
    1.4.4 建筑材料方面的应用  14-15
    1.4.5 油田开采方面的应用  15
    1.4.6 其它  15
  1.5 电解质效应  15-16
  1.6 耐盐性改进途径  16-17
    1.6.1 加入中性亲水基团  16
    1.6.2 不同类型交联剂  16
    1.6.3 多种离子基团的引入  16-17
    1.6.4 互配凝胶研究  17
  1.7 现阶段存在的问题  17-18
  1.8 本研究的初步方法  18-19
第2章耐盐性吸水树脂的合成及工艺条件优化  19-31
  2.1 引言  19
  2.2 主要原料及仪器  19-20
    2.2.1 主要原料  19
    2.2.2 实验器材  19-20
  2.3 实验方法  20-21
    2.3.1 魔芋吸水树脂的制备  20
    2.3.2 耐盐性魔芋吸水树脂的制备  20
    2.3.3 制备参数优化方法  20-21
    2.3.4 吸液倍率测定  21
  2.4 结果与分析  21-30
    2.4.1 不同因素对产物性能的影响  21-25
    2.4.2 影响吸液倍率重要因素的确定  25-26
    2.4.3 爬坡实验结果  26-27
    2.4.4 响应面分析的实验设计及结果  27-29
    2.4.5 最佳浓度的确定及验证实验  29-30
  2.5 小结  30-31
第3章耐盐性吸水树脂结构性能表征  31-39
  3.1 实验部分  31
    3.1.1 实验材料  31
    3.1.2 仪器  31
    3.1.3 实验方法  31
  3.2 结果与讨论  31-37
    3.2.1 FT-IR 分析  31-33
    3.2.2 SEM 表征  33
    3.2.3 热分析  33-37
    3.2.4 X-衍射  37
  3.3 小结  37-39
第4章溶胀动力学及耐盐特性研究  39-47
  4.1 试验原料  39
  4.2 试验原理及方法  39-42
    4.2.1 溶胀热力学的理论基础  39-40
    4.2.2 KSAP 与水的相互作用  40
    4.2.3 KSAP 在水中的溶胀过程  40-41
    4.2.4 KSAP 吸水倍率与吸水速率曲线的测定  41
    4.2.5 KSAP 吸水溶胀动力学过程  41-42
  4.3 试验结果与讨论  42-46
    4.3.1 KSAP 吸水速率  42-43
    4.3.2 KSAP 饱和吸水倍率及其影响因素  43-44
    4.3.3 KSAP 溶胀动力学过程表征  44-46
  4.4 小结  46-47
第5章农林应用特性研究  47-56
  5.1 实验材料与仪器  47
  5.2 实验方法  47-49
    5.2.1 吸水特性  47-48
    5.2.2 保水特性  48
    5.2.3 多次吸水对吸水倍率的影响  48
    5.2.4 综合稳定性测定  48
    5.2.5 农林保水应用  48-49
  5.3 结果与分析  49-55
    5.3.1 吸水特性  49-51
    5.3.2 保水特性  51-52
    5.3.3 多次吸水对吸水倍率的影响  52-53
    5.3.4 综合稳定性  53
    5.3.5 农林保水应用  53-55
  5.4 小结  55-56
第6章结论与展望  56-58
  6.1 结论  56-57
  6.2 展望  57-58
参考文献  58-61
致谢  61-62
附录  62

耐盐性魔芋吸水树脂制备及性能研究

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