木質(zhì)素基丙烯酸系吸水樹脂的超聲合成及性能研究.pdf

1、隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對于吸水材料的需求也越來越高。傳統(tǒng)的吸水材料如衛(wèi)生紙，棉球等已經(jīng)無法跟上人們的需求。高吸水樹脂在20世紀(jì)60年代初誕以來，受到了研究人士的廣泛關(guān)注。從那時(shí)起，對于高吸水樹脂的改性工作在不斷發(fā)展，從最初的丙烯腈接枝淀粉到后來的丙烯酸系高吸水樹脂大行其道。吸水性能上的提升和材料低廉，安全無害帶來的應(yīng)用范圍的拓廣一直是研究人員努力的方向。在本文中，我們的研究內(nèi)容如下:
　　(1)在第一章中，我們以木素磺酸鈉、丙烯

2、基羧酸、丙烯基酰胺為原料，無機(jī)添加劑選定為氧化石墨，引發(fā)劑選擇了過硫酸銨，采用N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺作為交聯(lián)劑，采用超聲合成制備了石墨烯/木質(zhì)素磺酸鈉接枝丙烯酸-丙烯酰胺的有機(jī)-無機(jī)復(fù)合高吸水樹脂，用紅外光譜，掃描電鏡，對樹脂結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征;并對它的吸水等性能進(jìn)行了研究。以蒸餾水和0.9％ NaCl溶液中的平衡吸水倍率為評價(jià)參數(shù)得到了最佳合成配比:AM/AA=0.06，中和度為75％，引發(fā)劑過硫酸銨(NPS)用量為0.145g，交聯(lián)

3、劑N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺(NMBA)用量為0.0116g，木質(zhì)素磺酸鈉(LS)用量為0.1g，氧化石墨(GO)最佳用量為0.01g。最優(yōu)配比下的平衡吸蒸餾水倍率為562g/g，平衡吸0.9％鹽水倍率為62g/g。
　　同時(shí)測試了樹脂在不同pH值溶液和不同溫度下的吸水能力，吸水速率與時(shí)間的關(guān)系。得出樹脂在酸性條件下吸水倍率很小，隨堿性的增強(qiáng)樹脂的吸水倍率逐漸減小;但酸性條件下遠(yuǎn)不如堿性條件下的的吸水能力。在溫度為30℃時(shí)的吸水倍

4、率最大，吸水速率隨時(shí)間增加減慢。
　　(2)在第二章中，我們利用了一種新的方法（超聲合成法）合成了木質(zhì)素磺酸鈉接枝的聚丙烯酸-丙烯酰胺高吸水樹脂(SL-P(AA-co-AM))，并通過FTIR(Fourier transform infraredspectroscopy)，電鏡(scanning electron microscopy， SEM)和熱重/差熱（thermogravimetry/differential scanni

5、ng calorimetry，TG/DSC）等方法證明了接枝反應(yīng)已經(jīng)成功完成。SL-P(AA-co-AM)的合成條件通過L16(4)5正交試驗(yàn)進(jìn)行優(yōu)化。在最佳條件下，最大吸水率(1350g·g-1)和最大吸鹽水率(96g·g-1)得以達(dá)成。調(diào)整pH或者是金屬離子的存在會(huì)對SL-P(AA-co-AM)的吸水率有負(fù)面的影響，但是提高溫度卻能提高吸水率。同時(shí)我們也對SL-P(AA-co-AM)的吸水特性進(jìn)行了研究，結(jié)論顯示水在樹脂中的擴(kuò)散是非

6、-菲克擴(kuò)散，并且溶脹過程符合Schott模型。此外，SL-P(AA-co-AM)的吸水率和吸鹽水率相對于普通的聚丙烯酸-丙烯酰胺樹脂有了明顯的提升。
　　(3)在第三章中，我們將一種高效便捷的方法（超聲合成法）應(yīng)用在了綠色環(huán)保的木質(zhì)素磺酸鈉接枝的聚丙烯酸-聚乙烯醇高吸水樹脂(SL-P(AA-co-VA))。通過FTIR(Fouriertransform infrared spectroscopy)，電鏡(scanning elec

7、tron microscopy，SEM)和熱重/差熱（thermogravimetry/differential scanning calorimetry，TG/DSC）等方法我們確認(rèn)了接枝反應(yīng)已經(jīng)順利完成。我們繼續(xù)使用L16(4)5正交試驗(yàn)來優(yōu)化SL-P(AA-co-VA)盼合成條件。在最優(yōu)條件下，SL-P(AA-co-VA)的最大吸水率是949 g·g-1，最大吸鹽水率是62g·g-1。調(diào)整pH會(huì)降低SL-P(AA-co-VA)的吸