蒙脱土复合吸水材料制备及性能的研究

论文摘要

本文以广西两大优势资源蒙脱土和木薯淀粉作为原料,经蒙脱土钠化改型和淀粉马来酸酐酯化后,再与丙烯酸接枝共聚,合成新型的、可被生物降解的蒙脱土复合吸水材料。在此基础之上,测定了复合材料的吸水倍率,初探了复合材料在淀粉凝胶中的应用。对蒙脱土钠化的研究表明:最优钠化改型条件为:反应温度75℃,反应时间6 h,钠化试剂用量6%,钠化体系pH值为10.0,在此反应条件下得到的钠基蒙脱土CEC为103.31 mmol/100 g,膨胀体积达到88.3 mL/g。通过微波预处理可在一定程度上提高原土的CEC,缩短钠化精制的时间。在钠化中使用超声波振荡可让蒙脱土具有更优的抗凝沉性。对合成马来酸酐淀粉酯的研究表明:微波下马来酸酐淀粉酯最优的合成条件为:淀粉用量5.00 g,马来酸酐用量比例为0.4,吡啶用量比例为0.3,反应时间5 min,反应温度为100℃。在此条件下可以快速得到取代度为0.189的淀粉酯。对蒙脱土复合吸水材料的制备研究表明:反应温度60℃、反应时间5 h,交联剂用量为0.02%,引发剂用量为0.047%,蒙脱土用量为13.5%、马来酸酐淀粉酯用量为13.6%、丙烯酸中和度为80%时,可获得吸水倍率为746g/g的蒙脱土-淀粉酯-丙烯酸吸水复合材料。此外,本文还探讨了复合材料的吸水和保水机理。对复合材料在淀粉凝胶中的研究表明:蒙脱土-淀粉酯-丙烯酸复合材料可以与木薯淀粉形成均匀的凝胶。在木薯淀粉中加入质量分数为40%的复合材料不仅能够提高凝胶的压缩强度,而且还能缓解淀粉因失去水分而变得干硬的问题,利于拓宽淀粉凝胶的使用范围。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 蒙脱土复合材料的研究概述
• 1.2.1 蒙脱土简介
• 1.2.2 蒙脱土-高分子间复合的方法
• 1.2.3 蒙脱土-高分子复合物的分类
• 1.3 吸水材料国内外的研究概况
• 1.3.1 吸水材料的发展过程
• 1.3.2 淀粉基类吸水材料
• 1.3.3 吸水性材料的应用
• 1.4 论文研究的内容和意义
• 第二章 蒙脱土的钠化改型
• 2.1 前言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验试剂
• 2.2.2 实验仪器
• 2.2.3 实验方法
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 蒙脱土原矿石成分
• 2.3.2 在蒙脱土预处理中不同溶剂对原矿CEC的影响
• 2.3.3 在蒙脱土预处理中用水量对原矿CEC的影响
• 2.3.4 在蒙脱土预处理中NACL用量对原矿CEC的影响
• 2.3.5 在蒙脱土预处理中微波加热时间对原矿CEC的影响
• 2.3.6 在蒙脱土预处理中微波加热温度对原矿CEC的影响
• 2.3.7 在蒙脱土精制中加热温度对蒙脱土CEC和膨胀体积的影响
• 2CO₃用量对蒙脱土CEC和膨胀体积的影响'>2.3.8 在蒙脱土精制中NA₂CO₃用量对蒙脱土CEC和膨胀体积的影响
• 2.3.9 在蒙脱土精制中pH值对蒙脱土CEC和膨胀体积的影响
• 2.3.10 在精制蒙脱土中反应时间对蒙脱土CEC和膨胀体积的影响
• 2.3.11 超声振荡对蒙脱土沉降速度的影响
• 2.4 本章小结
• 第三章 微波法合成木薯淀粉马来酸酐酯的研究
• 3.1 前言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验试剂
• 3.2.2 实验仪器
• 3.2.3 实验方法
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 木薯淀粉马来酸酐酯FTIR谱图分析
• 3.3.2 反应温度对取代度的影响
• 3.3.3 反应时间对取代度的影响
• 3.3.4 吡啶用量对取代度的影响
• 3.3.5 马来酸酐用量对取代度的影响
• 3.4 本章小结
• 第四章 蒙脱土复合吸水材料的合成
• 4.1 前言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验试剂
• 4.2.2 实验仪器
• 4.2.3 实验方法
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 蒙脱土复合吸水材料扫描电镜分析
• 4.3.2 反应温度对蒙脱土复合吸水材料吸水倍率的影响
• 4.3.3 反应时间对蒙脱土复合材料吸水倍率的影响
• 4.3.4 交联剂用量对蒙脱土复合材料吸水倍率的影响
• 4.3.5 引发剂用量对蒙脱土复合材料吸水倍率的影响
• 4.3.6 蒙脱土用量对蒙脱土复合吸水材料吸水倍率的影响
• 4.3.7 马来酸酐淀粉酯用量对蒙脱土复合吸水材料吸水倍率的影响
• 4.3.8 丙烯酸中和度对蒙脱土复合吸水材料吸水倍率的影响
• 4.4 本章小结
• 第五章 蒙脱土复合吸水材料对淀粉凝胶强度的影响
• 5.1 前言
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 实验原料和试剂
• 5.2.2 实验仪器
• 5.2.3 实验方法
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 淀粉浓度对淀粉凝胶强度的影响
• 5.3.2 复合材料用量对淀粉凝胶强度的影响
• 5.3.3 糊化时间对淀粉凝胶强度的影响
• 5.3.4 陈化时间对淀粉凝胶强度的影响
• 5.3.5 蒙脱土-淀粉复合材料对淀粉凝胶保水性能的影响
• 5.4 本章小结
• 第六章 结果与讨论
• 6.1 论文的主要结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表论文情况