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改性瓜尔胶高吸水性树脂的制备及性能研究

作　者: 王习光
导　师: 唐洪波
学　校: 沈阳工业大学
专　业: 应用化学
关键词: 瓜尔胶交联接枝共聚吸液率性能
分类号: TQ324.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

本文以瓜尔胶为原料,环氧氯丙烷为交联剂,氢氧化钠为催化剂,乙醇为溶剂,对交联瓜尔胶的制备进行了研究。考察了环氧氯丙烷用量、pH、反应时间、反应温度、乙醇浓度对交联瓜尔胶沉降积的影响。随着pH的增大,交联瓜尔胶沉降积先减小后增大;在一定范围内,增加环氧氯丙烷用量,提高反应温度,延长反应时间,减小乙醇浓度,交联瓜尔胶沉降积都逐渐减小至一定值后不变。通过正交实验确定了制备改性瓜尔胶最佳工艺条件为:交联剂环氧氯丙烷用量8%(占干瓜尔胶质量),反应pH 10,反应时间4.0h,反应温度40℃,乙醇浓度90%。以交联瓜尔胶为原料,以丙烯酸/丙烯酰胺为接枝聚合单体,过硫酸铵为引发剂,N,N’-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,采用水溶液聚合法制备了改性瓜尔胶高吸水性树脂。探讨了丙烯酸中和度、丙烯酰胺与丙烯酸质量比、单体与交联瓜尔胶质量比、引发剂用量、交联剂用量、反应温度、反应时间对高吸水性树脂吸液率、接枝效率、接枝率、单体转化率的影响,改性瓜尔胶高吸水性树脂的最佳制备工艺条件为:丙烯酸中和度80%、丙烯酰胺与丙烯酸质量比0.8、单体与交联瓜尔胶质量比6:1、引发剂用量0.8%、交联剂用量0.3%、反应时间3.5h、反应温度65℃。用红外光谱仪、热重分析仪(TGA)、差示扫描量热仪(DSC)分别对瓜尔胶、交联瓜尔胶、改性瓜尔胶高吸水性树脂的结构与热特性进行了表征与测试。结果表明,交联瓜尔胶没有引入新的官能团,但其-OH和C-H的伸缩振动增强;改性瓜尔胶高吸水性树脂出现了羰基和酰胺基的伸缩振动峰。瓜尔胶经交联后,其耐热性增加,且耐热性随着交联度的增加而增加;交联瓜尔胶经接枝聚合后,其分解温度升高,热稳定性增强。对改性瓜尔胶高吸水树脂进行吸液速率、保水性能、重复吸液能力及稳定性等测试结果表明:交联瓜尔胶高吸水性树脂具有吸水速度快、保水性能良好、重复使用次数多且树脂在吸水时对水温要求不大,在通常环境温度范围内都可正常使用。

全文目录

摘要  5-7
Abstract  7-12
第一章绪论  12-21
  1.1 高吸水性树脂研究进展  12-15
    1.1.1 国外研究概况  12-13
    1.1.2 国内研究概况  13-14
    1.1.3 今后发展特点  14-15
  1.2 高吸水性树脂的结构及吸水原理  15-16
    1.2.1 高吸水性树脂的网络结构  15
    1.2.2 高吸水性树脂的吸水原理  15-16
  1.3 高吸水性树脂的分类  16
  1.4 高吸水性树脂的制备方法  16-18
    1.4.1 本体聚合法  17
    1.4.2 溶液聚合法  17
    1.4.3 反相悬浮聚合法  17
    1.4.4 反相乳液聚合法  17
    1.4.5 接枝聚合法  17-18
    1.4.6 辐射聚合法  18
  1.5 高吸水性树脂的应用  18-19
    1.5.1 高吸水性树脂在卫生用品方面的应用  18
    1.5.2 高吸水性树脂在生物医药方面的应用  18
    1.5.3 高吸水性树脂在农林园艺方面的应用  18
    1.5.4 高吸水性树脂在工业生产方面的应用  18-19
    1.5.5 高吸水性树脂在其他工业领域中的应用  19
  1.6 本课题研究的目的、意义和内容  19-21
第二章交联瓜尔胶的制备  21-33
  2.1 引言  21-23
    2.1.1 瓜尔胶结构  21-22
    2.1.2 瓜尔胶的理化性质  22-23
    2.1.3 瓜尔胶的化学改性  23
  2.2 材料与方法  23-25
    2.2.1 材料与试剂  23-24
    2.2.2 仪器与设备  24
    2.2.3 反应原理  24
    2.2.4 制备方法  24-25
    2.2.5 交联度测定  25
  2.3 结果与分析  25-32
    2.3.1 反应时间对交联瓜尔胶沉降积的影响  25-26
    2.3.2 反应温度对交联瓜尔胶沉降积的影响  26-27
    2.3.3 环氧氯丙烷用量对交联瓜尔胶沉降积的影响  27-28
    2.3.4 pH 对瓜尔胶沉降积的影响  28-29
    2.3.5 乙醇浓度对交联瓜尔胶沉降积的影响  29-30
    2.3.6 瓜尔胶交联正交试验  30-32
  2.4 本章小结  32-33
第三章改性瓜尔胶高吸水性树脂的制备  33-61
  3.1 引言  33
  3.2 材料与方法  33-37
    3.2.1 材料与试剂  33-34
    3.2.2 主要仪器与设备  34-35
    3.2.3 反应机理  35
    3.2.4 制备方法  35-36
    3.2.5 接枝共聚物的纯化  36
    3.2.6 吸液率测定  36
    3.2.7 接枝参数测定  36-37
  3.3 结果与分析  37-59
    3.3.1 丙烯酸中和度对改性瓜尔胶高吸水性树脂吸液率的影响  37-38
    3.3.2 丙烯酰胺与丙烯酸质量比对改性瓜尔胶高吸水性树脂吸液率的影响  38-39
    3.3.3 单体与改性瓜尔胶质量比对改性瓜尔胶高吸水性树脂吸液率的影响  39-40
    3.3.4 引发剂用量对改性瓜尔胶高吸水性树脂吸液率的影响  40-41
    3.3.5 交联剂用量对改性瓜尔胶高吸水性树脂吸液率的影响  41-42
    3.3.6 反应时间对改性瓜尔胶高吸水性树脂吸液率的影响  42-43
    3.3.7 反应温度对改性瓜尔胶高吸水性树脂吸液率的影响  43-44
    3.3.8 丙烯酸中和度对接枝效率、接枝率、单体转化率的影响  44-46
    3.3.9 丙烯酰胺与丙烯酸质量比对接枝效率、接枝率、单体转化率的影响  46-48
    3.3.10 单体与改性瓜尔胶质量比对接枝效率、接枝率、单体转化率的影响  48-50
    3.3.11 引发剂用量对接枝效率、接枝率、单体转化率的影响  50-52
    3.3.12 交联剂用量对接枝效率、接枝率、单体转化率的影响  52-54
    3.3.13 反应时间对接枝效率、接枝率、单体转化率的影响  54-56
    3.3.14 反应温度对接枝效率、接枝率、单体转化率的影响  56-58
    3.3.15 改性瓜尔胶高吸水性树脂正交试验  58-59
  3.4 本章小结  59-61
第四章改性瓜尔胶高吸水性树脂的表征与性能测定  61-72
  4.1 引言  61
  4.2 分析与测定方法  61-62
    4.2.1 红外光谱(FT-IR)  61
    4.2.2 差示扫描量热(DSC)  61
    4.2.3 热失重(TGA)  61-62
    4.2.4 吸水速率  62
    4.2.5 重复吸液能力  62
    4.2.6 温室及高温条件下保水性能  62
    4.2.7 不同温度蒸馏水的吸水率  62
  4.3 实验结果与讨论  62-71
    4.3.1 差示扫描量热(DSC)  62-64
    4.3.2 热失重(TGA)  64-66
    4.3.3 红外光谱(FT-IR)  66-68
    4.3.4 改性瓜尔胶高吸水性树脂吸水速率  68-69
    4.3.5 改性瓜尔胶高吸水性树脂重复吸水能力  69-70
    4.3.6 室温及50℃高温条件下改性瓜尔胶高吸水性树脂的保水性能  70
    4.3.7 改性瓜尔胶高吸水性树脂在不同温度蒸馏水中的吸水率  70-71
  4.4 本章小结  71-72
第五章结论  72-74
参考文献  74-79
在学研究成果  79-80
致谢  80

改性瓜尔胶高吸水性树脂的制备及性能研究

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