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聚乙烯醇基高吸水海绵材料工艺改良的研究

作　者: 钟国鸣
导　师: 蔡智奇
学　校: 华南理工大学
专　业: 化学工程
关键词: 聚乙烯醇 环境友好 吸水海绵
分类号: TQ337.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


聚乙烯醇（PVA）基吸水海绵材料在多个领域有着重要的应用，包括日用品、水产品加工、水处理与临床医学等领域。PVA缩甲醛交联体系目前多采用低黏度的PVA与醛类固化，发泡主要采用化学发泡剂碳酸氢钠，容易造成泡孔联结、孔径过大等问题。本文首先尝试用不同种类的PVA与甲醛交联，用物理发泡剂代替化学发泡剂制备PVA吸水海绵，以改善这些问题。另外，针对甲醛毒性对人体伤害及环境污染的问题，本论文还尝试用聚氨酯预聚体取代甲醛，制备新型吸水海绵。对于PVA缩甲醛吸水海绵的研究结果表明：采用30g PVA溶液（PVA颗粒与水质量比为1:7）和5.0mL甲醛反应作为交联体系，同时加入1.5mL戊烷、5.0mL硫酸和6.0g淀粉辅助发泡，在室温下搅拌均匀后，放入40℃烘箱反应1h，所得吸水海绵吸水性能最佳。SEM测试结果表明，此时泡孔相互连通，大小适中；密度、保水率等测试表明，海绵具有优良的表观特征、亲水性、锁水性。在PVA缩甲醛吸水海绵体系基础上，本文还以PVA和聚氨酯（PU）为主要原料，并分别加入不同的辅料，通过筛选聚氨酯的型号、调控催化体系、探究各组分配比和各工艺参数，通过一步发泡工艺生产环境友好聚乙烯醇-聚氨酯新型材料产品。通过采用环境友好和适宜的工艺技术路线和优化工艺技术参数生产环保聚乙烯醇-聚氨酯高吸水海绵。环保聚乙烯醇-聚氨酯高吸水海绵利用聚乙烯醇与聚氨酯预聚体交联固化，把两者的优良性能有机地合在一起，吸水倍率从传统的聚乙烯醇缩醛类海绵的6～8g/g倍提高到20～25g/g，吸水速率从单位质量海绵2-3g/min提高到8-10g/min，保水率显著提高，在水产品加工、食品、水处理和临床医学等领域具有广阔的发展前景。本产品利用水性聚氨酯代替醛类交联，可以改变目前使用醛类交联缩醛化度低、醛类游离量高，低温稳定性差的现状，减少醛类对环境的污染和产品毒性的影响。同时本产品加入辅助发泡剂，能减少对孔壁的破坏，使泡孔更加均匀细密，减少形成大泡孔或中空坍塌的机率，使得海绵机械性能优良。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
第一章 绪论  9-21
  1.1 引言  9-10
  1.2 PVA 吸水海绵的原理和研究进展  10-19
    1.2.1 聚乙烯醇  10-12
    1.2.2 高吸水材料  12-15
    1.2.3 PVA 缩甲醛海绵  15-17
    1.2.4 PVA-聚氨酯海绵  17-19
  1.3 论文研究内容及创新性  19-21
    1.3.1 研究内容  19
    1.3.2 创新性  19-21
第二章 PVA 缩甲醛吸水海绵的制备与性能研究  21-31
  2.1 引言  21-22
  2.2 实验部分  22-24
    2.2.1 实验原料  22
    2.2.2 实验仪器  22
    2.2.3 实验工艺  22
    2.2.4 表征  22-23
    2.3.5 缩醛化度(zb)  23-24
  2.3 结果与讨论  24-30
    2.3.1 PVA 对海绵吸水率的影响  24-25
    2.3.2 固化剂甲醛用量的影响  25-26
    2.3.3 催化剂硫酸用量的影响  26-27
    2.3.4 发泡剂对海绵吸水率的影响  27-28
    2.3.5 成孔剂淀粉用量的影响  28
    2.3.6 泡孔对海绵吸水性能的影响  28-30
  2.4 本章小结  30-31
第三章 PVA---聚氨酯吸水海绵的制备与性能研究  31-44
  3.1 引言  31
  3.2 实验部分  31-34
    3.2.1 实验原料  31
    3.2.2 实验仪器  31-32
    3.2.3 实验工艺  32-33
    3.2.4 表征  33-34
  3.3 结果与讨论  34-43
    3.3.1 聚氨酯型号的影响  34-35
    3.3.2 温度的影响  35-36
    3.3.3 PVA 的影响  36-37
    3.3.4 聚氨酯用量的影响  37
    3.3.5 添加酸性硅溶胶的影响  37-39
    3.3.6 添加碱性硅溶胶的影响  39-41
    3.3.7 添加硅油的影响  41
    3.3.8 添加硬脂酸的影响  41-42
    3.3.9 搅拌时间的影响  42-43
  3.4 本章小结  43-44
第四章 全文总结及展望  44-45
参考文献  45-47
攻读硕士学位期间取得的研究成果  47-48
致谢  48-49
附件  49

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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 橡胶工业 > 胶乳制品 > 海绵类
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