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耐盐性高吸水树脂的研究

作　者: 宋喆
导　师: 张爱玲
学　校: 沈阳工业大学
专　业: 应用化学
关键词: 高吸水树脂 水溶液聚合 吸液率 复合型高吸水树脂
分类号: TQ324.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


高吸水树脂是一种新型功能高分子材料,由于其具有优良的吸水性和保水性,近年来被广泛的应用于农业、工业、建筑业等领域。高吸水树脂在微观上呈现网络结构,网孔上连接有大量亲水性官能团,如-COOH、-SO3H、-OH等。传统的高吸水树脂耐盐性差,应用受到了限制,本文以丙烯酸、丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸为单体,以过硫酸铵-亚硫酸钠为引发剂,以N,N’-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,采用水溶液聚合法合成了三元共聚高吸水性树脂。在三元共聚基础上,又引入了硅藻土、膨润土等无机材料,来改善高吸水树脂的吸液性能,合成了具有一定耐盐性的高吸水树脂。通过单因素实验与正交实验,得到了制备三元共聚高吸水树脂的最佳反应条件,摩尔比AMPS:AM:AA=0.5:4:3,反应温度为60℃左右,反应时间为5h左右,交联剂用量为0.01%左右,引发剂用量为0.125%左右,单体浓度为30%左右,在此条件下合成的高吸水树脂30min内在足量的蒸馏水与0.9%NaCl中的吸液率分别达1350g/g与115g/g。通过红外光谱图初步证明了亲水性官能团的存在,通过扫描电镜图片观察了产品的粒径分布,以及产品的微观形貌。研究表明,产品的吸液率受吸液环境的pH、以及用水量的影响较大,当pH在3-10范围内,产品具有较高的吸液率,用水量越大,产品的吸液率越大。由于硅藻土、膨润土自身带有大量的-OH,引入硅藻土、膨润土后的复合型高吸水树脂的亲水性要好于三元共聚高吸水树脂。30min内,在200mL蒸馏水中,三元共聚高吸水树脂的吸液率为1050g/g,硅藻土复合型高吸水树脂的吸液率为1200g/g,膨润土复合型高吸水树脂的吸液率为1150g/g,在200mL0.9%NaCl溶液中,其值分别为110g/g、115g/g、115g/g,可见,复合型高吸水树脂具有更好的吸液能力。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章 绪论  10-22
  1.1 概述  10
  1.2 高吸水树脂发展历史与现状  10-12
    1.2.1 高吸水树脂发展历史  10-11
    1.2.2 高吸水树脂的研究现状  11-12
  1.3 高吸水树脂的性能  12-13
  1.4 高吸水树脂的分类  13-15
  1.5 高吸水树脂的制备方法  15-16
  1.6 高吸水树脂的吸水机理  16-17
  1.7 目前存在的问题及解决的方法  17-18
  1.8 高吸水树脂的应用  18-20
    1.8.1 农林上的应用  18-19
    1.8.2 建筑业上的应用  19
    1.8.3 医疗卫生用品领域的应用  19
    1.8.4 工业上的应用  19
    1.8.5 其他方面的应用  19-20
  1.9 高吸水树脂的发展趋势  20
  1.10 课题研究的目的与意义  20-22
第二章 实验部分  22-27
  2.1 实验原料与反应装置  22-23
    2.1.1 实验原料  22-23
  2.2 高吸水树脂的制备方法  23-25
    2.2.1 三元共聚高吸水树脂制备方法  23-24
    2.2.2 复合型高吸水树脂制备方法  24-25
  2.3 性能测试与表征  25-27
    2.3.1 吸液率的测定  25
    2.3.2 吸液速率的测定  25-26
    2.3.3 pH 对吸液率的影响  26
    2.3.4 用水量对吸液率的影响  26
    2.3.5 不同盐溶液对吸液率的影响  26
    2.3.6 产品的红外表征  26
    2.3.7 产品的扫描电镜分析  26
    2.3.8 产品的热分析  26-27
第三章 结果与讨论  27-64
  3.1 三元共聚高吸水树脂合成条件的确定  27-35
    3.1.1 单体配比对吸液率的影响  27-29
    3.1.2 反应温度对吸液率的影响  29
    3.1.3 引发剂用量对吸液率的影响  29-31
    3.1.4 交联剂用量对吸液率的影响  31-32
    3.1.5 反应时间对吸液率的影响  32-33
    3.1.6 正交实验  33-35
    3.1.7 小结  35
  3.2 三元共聚高吸水树脂的性能测试与表征  35-45
    3.2.1 红外谱图分析  35-36
    3.2.2 高吸水树脂的吸液速率  36-37
    3.2.3 盐溶液对吸液率的影响  37-39
    3.2.4 pH 对吸液率的影响  39-40
    3.2.5 用水量对吸液率的影响  40-41
    3.2.6 树脂膨胀速率测试  41-42
    3.2.7 扫描电镜分析  42
    3.2.8 产品热性能分析  42-45
  3.3 吸水动力学理论  45-48
    3.3.1 影响吸液速率的因素  45-46
    3.3.2 吸液溶胀理论  46-48
  3.4 复合型高吸水树脂  48-64
    3.4.1 AMPS/AA/AM/硅藻土复合型高吸水树脂  48-56
    3.4.2 AMPS/AA/AM/膨润土复合型高吸水树脂  56-64
第四章 结论  64-65
参考文献  65-68
在学研究成果  68-69
致谢  69

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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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