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丙烯酸互穿网络高吸水性树脂的制备及性能研究

作　者: 韩玉红
导　师: 申峻
学　校: 太原理工大学
专　业: 化学工程
关键词: 高吸水性树脂互穿网络结构聚乙烯醇黄原胶聚乙烯醇硫酸钠丙烯酸
分类号: TQ324.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

高吸水性树脂是具有一定交联度和空间网络结构的多功能高分子材料,由于其优异的吸水、保水性能被应用在许多领域。相比较于淀粉系和纤维素系高吸水性树脂,丙烯酸系高吸水性树脂具有制备工艺简单、综合吸水性能优良等优点,成为高吸水性树脂产品的主流,也是人们研究的重,点。传统的高吸水性树脂普遍具有耐酸、碱、盐性能差等缺点,而限制了其应用,因此,研究和开发具有好的耐酸、碱、盐性高吸水性树脂就显得尤为重要。本文以制备具有一定的耐酸、耐碱、耐盐性,能在常温常压吸附不同pH条件下的含盐水溶液的高吸水性树脂为目的,引入互穿网络技术,制备了两种具有互穿网络结构的丙烯酸系高吸水性树脂。论文的主要研究内容包括以下几个方面：1.以黄原胶(XG)、聚乙烯醇(PVA)、丙烯酸(AA)为原料,过硫酸钾(KPS)为引发剂,采用水溶液聚合法制备了XG-AA-PVA互穿网络高吸水性树脂,考察了反应条件对树脂吸水倍率的影响,确定了最佳合成工艺；测试了树脂在不同pH值溶液和不同盐溶液中的吸水能力,得出树脂在pH值4-10之间具有较好的吸水倍率,对不同阳离子盐溶液也具有较好的吸收能力,吸水速率快,在5min中就可以达到饱和吸水量；用红外光谱、扫描电镜、热重分析对树脂结构进行了表征,证明了互穿网络结构的存在,热重分析也表明合成的XG-AA-PVA树脂比单纯的黄原胶的耐热性好。2.用浓硫酸磺化法对聚乙烯醇进行了磺化改性,制备了聚乙烯醇硫酸钠(SPS),测得其酯化度为72%-74%；SPS的红外光谱图在波数1134cm-’和614cm-’处有S=O的振动吸收峰,说明SPS分子链上有-OS03-基团,磺化反应成功。3.以XG、SPS、AA为原料,KPS为引发剂,N,N’-亚甲基双丙烯酰胺(NMBA)为交联剂制备了XG-AA-SPS互穿网络高吸水性树脂,考察了反应条件对树脂吸水倍率的影响,确定了最佳合成条件;测试了XG-AA-SPS树脂在不同pH值溶液和不同盐溶液中的吸水能力,结果表明引入磺酸基团后,树脂的耐酸碱性,耐盐性都较原XG-AA-PVA树脂有了较大的提高；红外光谱分析表明了树脂中磺酸基团的存在,热重分析结果表明磺酸基团的引入提高的树脂的耐热性。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-11
第一章绪论  11-31
  1.1 课题简介  11-12
  1.2 文献综述  12-22
    1.2.1 高吸水性树脂的发展  12-13
    1.2.2 高吸水性树脂的分类  13-14
    1.2.3 高吸水性树脂的吸水机理  14-15
    1.2.4 高吸水性树脂的制备方法  15-17
    1.2.5 高吸水性树脂的应用  17-19
    1.2.6 丙烯酸系高吸水性树脂的研究现状  19-22
  1.3 互穿网络聚合物简介  22-24
  1.4 课题研究意义及内容  24-26
    1.4.1 课题研究意义  24
    1.4.2 课题研究内容  24-26
  参考文献  26-31
第二章实验部分  31-39
  2.1 实验仪器及原料  31-32
  2.2 XG-AA-PVA互穿网络高吸水性树脂的制备  32-33
    2.2.1 实验流程示意图  32-33
    2.2.2 实验步骤  33
  2.3 XG-AA-S-PVA互穿网络高吸水性树脂的制备  33-34
    2.3.1 磺化聚乙烯醇(S-PVA)的制备  33-34
    2.3.2 XG-AA-SPS互穿网络高吸水性树脂的制备  34
  2.4 样品的表征及性能测试方法  34-37
    2.4.1 扫描电子显微镜(SEM)表征  34-35
    2.4.2 红外光谱分析(IR)表征  35
    2.4.3 热重分析(TG-DTG)表征  35-36
    2.4.4 吸水倍率测定  36
    2.4.5 耐盐性的测定  36
    2.4.6 耐酸碱性的测定  36
    2.4.7 吸水速率的测定  36-37
  参考文献  37-39
第三章 XG-AA-PVA互穿网络高吸水性树脂的制备及性能研究  39-55
  3.1 引言  39
  3.2 XG-AA-PVA互穿网络高吸水性树脂的制备  39-40
  3.3 XG-AA-PVA互穿网络高吸水性树脂的结构表征  40-43
    3.3.1 红外光谱分析  40-41
    3.3.2 扫描电镜分析  41-42
    3.3.3 热重分析  42-43
  3.4 反应条件对树脂吸水倍率的影响  43-49
    3.4.1 AA与XG质量比对树脂吸水倍率的影响  43-44
    3.4.2 PVA用量对树脂吸水倍率的影响  44-45
    3.4.3 引发剂用量对树脂吸水倍率的影响  45-46
    3.4.4 AA中和度对树脂吸水倍率的影响  46-47
    3.4.5 交联温度对吸水倍率的影响  47-48
    3.4.6 其它因素对吸水倍率的影响  48-49
  3.5 XG-AA-PVA树脂的吸水性能  49-51
    3.5.1 pH对吸水倍率的影响  49-50
    3.5.2 树脂在不同盐溶液中的吸水能力  50-51
    3.5.3 树脂的吸水速率  51
  3.6 本章小结  51-53
  参考文献  53-55
第四章 XG-AA-SPS互穿网络高吸水性树脂的制备及性能研究  55-73
  4.1 引言  55-56
  4.2 实验  56-57
    4.2.1 聚乙烯醇的磺化  56
    4.2.2 XG-AA-SPS高吸水性树脂的制备  56-57
  4.3 实验结果与讨论  57-70
    4.3.1 SPS的表征与分析  57-58
    4.3.2 XG-AA-SPS高吸水性树脂的表征  58-61
    4.3.3 反应条件对树脂吸水倍率的影响  61-67
    4.3.4 XG-AA-SPS高吸水性树脂的性能测试  67-70
  4.4 本章小结  70-72
  参考文献  72-73
第五章结论  73-75
下一步工作设想  75-76
致谢  76-77
硕士期间所发表的学术论文  77

丙烯酸互穿网络高吸水性树脂的制备及性能研究

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