可生物降解水葫蘆基吸水樹(shù)脂的合成及性能探究.pdf

1、高吸水性樹(shù)脂具有高吸水性能和高保水性能，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。目前高吸水性樹(shù)脂主要以石油提煉的下游產(chǎn)品及少量纖維素材料、淀粉等為原料，石油提煉的下游產(chǎn)品受化石資源的短缺限制，且以其為主要原料合成的吸水樹(shù)脂分解性差，長(zhǎng)期使用會(huì)引發(fā)嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題;而纖維素、淀粉等材料的價(jià)格雖然低，但開(kāi)發(fā)應(yīng)用于生產(chǎn)的較少。因此，為降低高吸水性樹(shù)脂對(duì)化石原料的依賴，開(kāi)發(fā)引入其它非化石原料的高吸水性樹(shù)脂生產(chǎn)工藝勢(shì)在必行。水葫蘆繁衍速度快，常對(duì)生態(tài)造成

2、破壞，但它富含纖維素，通過(guò)化學(xué)改性可以作為生產(chǎn)高吸水性樹(shù)脂的原料，這樣既可降低高吸水性樹(shù)脂的生產(chǎn)成本，降低其對(duì)化石原料的依賴，又可緩解水葫蘆的生態(tài)危害，而且高吸水性樹(shù)脂引入纖維素材料后，又可提高吸水樹(shù)脂的生物分解性能，具有現(xiàn)實(shí)意義?；诖?，本文研究設(shè)計(jì)了以水葫蘆纖維素為原料，經(jīng)過(guò)醚化反應(yīng)制得水葫蘆羧甲基纖維素，在羧甲基纖維素分子結(jié)構(gòu)中引入-COOH，-NH3，-SO3H親水基團(tuán)，制備并表征了水葫蘆纖維素基高吸水性樹(shù)脂，具體工作如下:

3、r>　　首先以水葫蘆纖維素為原料，85％乙醇為溶劑，氫氧化鈉作堿化劑，氯乙酸為醚化劑，在超聲微波條件下制備化學(xué)活性較強(qiáng)的羧甲基纖維素(CMC)，使用傅里葉紅外光譜FT-IR對(duì)CMC的化學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征，SEM掃描電鏡對(duì)CMC的表面形貌進(jìn)行表征。分別對(duì)合成條件、反應(yīng)機(jī)理和反應(yīng)的影響因素進(jìn)行了分析，對(duì)反應(yīng)的工藝條件進(jìn)行考查，結(jié)果表明:在超聲微波頻率40kHZ的條件下，使用兩次氫氧化鈉加堿法，兩次堿量之比為3∶1，第一次常溫下堿化1h，氯乙酸含

4、量（與纖維素的物質(zhì)的量之比）為1∶1，70℃下醚化反應(yīng)1h后，二次加堿反應(yīng)1h，CMC的取代度可達(dá)1.28。
　　采用反相懸浮法，環(huán)己烷和span-60為油相，使用過(guò)硫酸鉀(KPS)作引發(fā)劑，N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺(NMBR)作偶聯(lián)劑，以制備的CMC為骨架，在CMC的分子結(jié)構(gòu)上引入丙烯酸(AA)，丙烯酸（AA）/丙烯酰胺(AM)，丙烯酸(AA)/2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)，丙烯酸(AA)/丙烯酰胺(AM)/2-丙

5、烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)四種組合單體，合成水葫蘆基農(nóng)用吸水樹(shù)脂。使用傅里葉紅外光譜FT-IR，X-衍射線XRD，元素分析法，電子掃描SEM對(duì)所制備的水葫蘆基農(nóng)用高吸水性樹(shù)脂進(jìn)行表征。對(duì)反應(yīng)的工藝條件進(jìn)行考查，發(fā)現(xiàn):反應(yīng)溫度為70℃，充氮排氧條件下，油水之比為3∶1，丙烯酸中和度為80％，KPS占單體之和的2％，NMBR占單體之和的0.2％，四種吸水樹(shù)脂單體組合與CMC之比為:CMC∶AA=1∶8,CMC∶ AA∶AM=1∶4∶

6、4,CMC∶AA∶AMPS=1∶6∶3, CMC∶AA∶AM∶AMPS=1∶6∶1∶2，所得吸水樹(shù)脂對(duì)應(yīng)的吸去離子水率分別是:950.3g/g，652.7g/g，1206.7g/g，831.7g/g;吸鹽水率分別是:80.2g/g，72.1g/g，105.5g/g63.1g/g。對(duì)濃度為50ml.L-1的p043-溶液和N03-溶液的去除率分別是42.4％，27.2％，61.3％,29.4％;39.9％,19.5％,44.7％26.8％

7、。
　　利用XRD測(cè)試了水葫蘆基吸水樹(shù)脂的結(jié)晶性能，結(jié)果顯示共聚物是無(wú)定型結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)特征的共聚物有利于生物降解。差熱分析法DSC分析表明水葫蘆吸水樹(shù)脂存在兩處相轉(zhuǎn)變，容易發(fā)生降解。對(duì)樹(shù)脂使用黑霉菌和枯草桿菌對(duì)對(duì)共聚物的生物降解性能進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果表明:CMC-co-AA/AMPS吸水樹(shù)脂表面菌落數(shù)比AA/AMPS的吸水樹(shù)脂菌落數(shù)多，60d后，黑曲霉菌對(duì)水葫蘆吸水樹(shù)脂及未添加水葫蘆吸水樹(shù)脂的降解率分別是59.3％及52.2％，枯草