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紫外光引发制备丙烯酸类高耐盐吸水树脂

作　者: 姚美芹
导　师: 司马义·努尔拉
学　校: 新疆大学
专　业: 应用化学
关键词: 高吸水性树脂 聚乙烯醇 紫外光聚合法 动力学 无机土
分类号: TQ324.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


高吸水树脂可吸收其本身重量的几百到上千倍的水,且膨胀后形成的凝胶具有良好的保水性和耐盐性,已广泛应用于工业、农业、食品、医疗卫生、生活用品和环境保护等领域。吸水倍率、耐盐性及凝胶强度是衡量高吸水树脂性能的几个重要指标,如何兼顾以上指标,成为高吸水树脂该领域的主要研究方向。本文在综述高吸水性树脂的合成及应用的基础上,较为系统地研究了多元醇和无机土交联聚丙烯酸钠制备高吸水性树脂的合成条件及其综合应用性能。实验的主要内容包括:以链长不同的直链多元醇和无机土为交联剂、丙烯酸为单体,采用紫外光引发法合成聚丙烯酸钠类高吸水性树脂。研究了交联剂类型和用量,单体中和度,聚合时间等对此系列产品吸液性能的影响。结果表明:所得树脂的最佳反应条件为:中和度均为77.5%,交联剂多元醇和无机土用量分别占单体质量的5%和15%,反应时间为20 min时得到的产物有最大吸水率。其中以聚乙烯醇为交联剂所得树脂的吸液性能最佳,吸去离子水4100g/g,吸0.9%NaCl水溶液405 g/g。为了研究树脂的结构,采用了红外、X射线衍射、扫描电镜、透射电镜和示差扫描量热法对高吸水树脂进行了表征。测定了树脂的溶胀动力学、耐酸碱性、耐盐性、耐热、耐寒及耐光等性能以及不同温度、不同pH下的溶胀率及保水性能,测定了高吸水性树脂对重金属离子pb2+、Zn2+和Cr（Ⅵ）的吸附量。实验结果表明树脂具有较好的综合应用性能,且对重金属离子pb2+、Zn2+和Cr（Ⅵ）具有一定的吸附性。同时本文比较了多元醇交联的高吸水树脂和无机土参杂的树脂的吸液能力和强度,发现在二者在盐溶液中的吸液能力相差不大,但是由于结构的差别,强度相差非常大,硅藻土复合高吸水性树脂在含水量高达99.6%时,强度依然能够达到14.6 kg/m2。本文还通过室内模拟试验,探讨了土壤溶液中水量、时间、pH值、温度和肥料对树脂吸液倍率的影响;进一步通过盆栽试验研究了吸水树脂对土壤保水性能及玉米出苗率的影响。实验表明本文合成的树脂在pH值（5～11）,温度（20℃～80℃）范围内的土壤溶液中具有良好的吸液性能;对氯化铵等肥料存在下也具有一定的吸液率;对提高出苗率及土壤保水有很大改善。有望开发作为肥料的载体用以改良新疆盐碱性土壤。

全文目录


摘要  2-4
Abstract  4-13
第一章 文献综述  13-25
  1 高吸水树脂概述  13
  2 高吸水性树脂的发展简史  13-15
  3 高吸水性树脂的吸水结构及吸水理论  15-17
    3.1 高吸水树脂的吸水结构  15-16
    3.2 高吸水树脂的吸水理论  16-17
  4 超强吸水树脂的分类  17-19
    4.1 淀粉系高吸水性树脂  18
    4.2 纤维素系高吸水性树脂  18-19
    4.3 合成聚合物系高吸水性树脂  19
  5 高吸水性树脂的应用  19-21
    5.1 农林园艺方面的应用  19-20
    5.2 在建筑材料方面的应用  20
    5.3 工业中的应用  20
    5.4 在人工智能材料方面的应用  20-21
    5.5 其他方面应用  21
  6 吸水性树脂的合成方法  21
  7 论文的立题依据与研究内容  21-24
    7.1 立题依据  21-22
    7.2 课题的研究内容、研究目标以及拟解决的关键问题  22-24
      7.2.1 研究内容及研究目标  22-23
      7.2.2 高吸水性树脂的性能研究  23
      7.2.3 拟解决的关键问题  23-24
  8 本论文的创新之处  24-25
第二章 聚乙烯醇做交联剂制备高吸水性树脂  25-39
  1 引言  25
  2 实验部分  25-27
    2.1 试剂及药品  25
    2.2 高吸水树脂的合成  25-26
    2.3 吸水树脂的结构表征与性能测试  26-27
      2.3.1 红外光谱(FTIR)  26
      2.3.2 投射(TEM)、扫描电镜(SEM)  26
      2.3.3 常压下吸水(盐)率的测定  26
      2.3.4 吸水(盐)速率的测定  26
      2.3.5 凝胶溶胶质量分数及-COOH摩尔分数的测定  26-27
      2.3.6 强度测定  27
  3 结果与讨论  27-38
    3.1 产物表征  27-30
      3.1.1 红外谱图(FTIR)  27
      3.1.2 热重分析  27-28
      3.1.3 X-ray衍射表征  28-29
      3.1.4 透射电镜(TEM)和扫描电镜(SEM)  29-30
    3.2 合成条件的考察  30-32
      3.2.1 中和度  30-31
      3.2.2 交联剂用量  31
      3.2.3 辐照时间  31-32
    3.3 性能测试  32-38
      3.3.1 不同温度下的吸收能力  32
      3.3.2 不同离子强度的盐溶液中的吸收能力  32-33
      3.3.3 不同pH溶液中的吸收能力  33
      3.3.4 吸收有机溶剂的能力  33-34
      3.3.5 树脂的可逆性  34-35
      3.3.6 膨胀动力学研究  35-36
      3.3.7 耐热、耐寒、耐光性能  36
      3.3.8 -COOH和凝胶含量的测定  36-37
      3.3.9 高吸水树脂的强度  37-38
  4 结论  38-39
第三章 季戊四醇做交联剂制备高吸水性树脂  39-50
  1 引言  39
  2 实验部分  39-40
    2.1 试剂及药品  39
    2.2 高吸水树脂的合成  39
    2.3 吸水树脂的结构表征与性能测试  39-40
      2.3.1 红外光谱(FTIR)  39
      2.3.2 扫描电镜  39-40
      2.3.3 常压下吸水(盐)率的测定  40
      2.3.4 吸水(盐)速率的测定  40
      2.3.5 凝胶溶胶质量分数及-COOH摩尔分数的测定  40
      2.3.6 强度测定  40
  3 结果与讨论  40-48
    3.1 产物表征  40-42
      3.1.1 红外谱图(FTIR)  40
      3.1.2 热重分析  40-41
      3.1.3 XRD表征  41-42
      3.1.4 TEM和SEM  42
    3.2 合成条件的考察  42-44
      3.2.1 中和度  42-43
      3.2.2 交联剂用量  43-44
      3.2.3 辐照时间  44
    3.3 性能测试  44-48
      3.3.1 不同温度下的吸收能力  44
      3.3.2 不同离子浓度的盐溶液中的吸收能力  44-45
      3.3.3 不同pH溶液中的吸收能力  45
      3.3.4 树脂的可逆性  45-46
      3.3.5 膨胀动力学研究  46-47
      3.3.6 耐热、耐寒、耐光性能  47
      3.3.7 -COOH和凝胶含量的测定  47-48
      3.3.8 高吸水树脂的强度  48
  4 结论  48-50
第四章 高岭土/聚丙烯酸钠高吸水树脂的制备  50-63
  1 引言  50
  2 实验部分  50-51
    2.1 试剂及药品  50
    2.2 高吸水树脂的合成  50-51
    2.3 吸水树脂的结构表征与性能测试  51
      2.3.1 红外光谱(FTIR)  51
      2.3.2 扫描电镜  51
      2.3.3 常压下吸水(盐)率的测定  51
      2.3.4 吸水(盐)速率的测定  51
      2.3.5 强度测定  51
  3 结果与讨论  51-61
    3.1 产物表征  51-54
      3.1.1 红外谱图(FTIR)  51-52
      3.1.2 热重分析  52
      3.1.3 XRD表征  52-53
      3.1.4 透射电镜(TEM)  53-54
    3.2 合成条件的考察  54-55
      3.2.1 中和度  54-55
      3.2.2 高岭土含量  55
      3.2.3 辐照时间  55
    3.3 性能测试  55-61
      3.3.1 金属离子盐溶液对复合高吸水性树脂吸水倍率的影响  55-56
      3.3.2 溶液pH值对复合高吸水性树脂吸水倍率的影响  56-57
      3.3.3 高岭土对吸水速率的影响  57-58
      3.3.4 高岭土对保水性能的影响  58-59
      3.3.5 树脂的可逆性  59
      3.3.6 膨胀动力学研究  59-60
      3.3.7 高吸水树脂的强度  60-61
  4 结论  61-63
第五章 硅藻土/聚丙烯酸钠高吸水树脂的制备  63-75
  1 引言  63
  2 实验部分  63-64
    2.1 试剂及药品  63
    2.2 高吸水树脂的合成  63
    2.3 吸水树脂的结构表征与性能测试  63-64
      2.3.1 红外光谱(FTIR)  63
      2.3.2 扫描电镜  63
      2.3.3 常压下吸水(盐)率的测定  63-64
      2.3.4 吸水(盐)速率的测定  64
      2.3.5 强度测定  64
  3 结果与讨论  64-73
    3.1 产物表征  64-66
      3.1.1 红外谱图(FTIR)  64
      3.1.2 热重分析  64
      3.1.3 XRD表征  64-66
      3.1.4 透射电镜(TEM)  66
    3.2 合成条件的考察  66-68
      3.2.1 中和度  66-67
      3.2.2 硅藻土加入量对吸水量的影响  67
      3.2.3 辐照时间  67-68
    3.3 性能测试  68-73
      3.3.1 金属离子盐溶液对复合高吸水性树脂吸水倍率的影响  69
      3.3.2 溶液pH值对复合高吸水性树脂吸水倍率的影响  69-70
      3.3.3 树脂的可逆性  70
      3.3.4 硅藻土对保水性能的影响  70-71
      3.3.5 膨胀动力学研究  71-73
      3.3.6 高吸水树脂的强度  73
  4 结论  73-75
第六章 高吸水性树脂在土壤和重金属离子溶液中的性能测试  75-82
  1 引言  75
  2 实验部分  75-81
    2.1 试剂及仪器  75-76
    2.2 砂土采集与制备  76
    2.3 树脂的性能测试  76-77
      2.3.1 在砂土中的吸液倍率  76
      2.3.2 盆栽植物的幼苗生长实验  76
      2.3.3 抑蒸实验的测定  76-77
      2.3.4 吸附重金属离子的测定  77
    2.4 土壤中吸液性能  77-81
      2.4.1 时间与吸液量的关系  77-78
      2.4.2 不同pH值中的吸液性能  78
      2.4.3 在不同肥料中的吸液量  78-79
      2.4.4 吸水树脂的育苗试验  79-80
      2.4.5 土壤中保水性  80-81
  3 在重金属离子溶液中的吸附性  81
  4 结论  81-82
第七章 结论与展望  82-84
  1 结论  82-83
    1.1 最佳反应条件  82
    1.2 交联剂的影响  82-83
    1.3 产品的表征  83
    1.4 土壤模拟实验  83
  2 展望  83-84
参考文献  84-93
硕士在读期间发表论文情况  93-94
致谢  94-95

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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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