复配淀粉基高吸水性树脂的制备研究

论文摘要

高吸水性树脂是一类带有多种亲水基团（如羟基,羧基,酰胺基,磺酸基等）并适度交联的高分子聚合物,它的吸水能力特别强,而且保水能力非常好。本文研究了氧化淀粉-丙烯酸-AMPS和交联羧甲基淀粉这两种淀粉组分的制备工艺和复配淀粉基高吸水性树脂的制备工艺。首先,研究了制备氧化淀粉-丙烯酸-AMPS接枝共聚物的反应条件。讨论了丙烯酸（AA）和氧化淀粉质量比、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸（AMPS）用量、丙烯酰胺（AM）用量、交联剂用量、引发剂用量对接枝共聚反应和接枝共聚物吸水率的影响。通过正交实验优化出了以吸水率为指标的最佳接枝共聚反应条件:AA和氧化淀粉的质量比为1.25,AMPS 5g,AM 5g,交联剂0.2g,引发剂0.2g。此条件所制备出的接枝共聚物的吸水率为:135.46 g/g。其次,研究了制备交联羧甲基淀粉（CCMS）的反应条件。讨论了乙醇浓度、NaOH用量、氯乙酸钠用量、环氧氯丙烷用量、醚化温度、醚化反应对CCMS取代度、反应效率、黏度、酶解效果和沉降体积的影响。通过正交实验优化出了以取代度为指标的最佳交联羧甲基淀粉反应条件:淀粉用量为60g,NaOH的乙醇溶液（6g NaOH溶于15mL87%乙醇中）,0.5mol氯乙酸钠的乙醇溶液,0.1mL的环氧氯丙烷,60℃醚化3h,对所得的样品测定其取代度为:0.5122。接着,研究了复配淀粉基高吸水性树脂的制备工艺。讨论了两种淀粉组分的质量比、糊化时的加水量、糊化时间、制片温度对复配淀粉基高吸水性树脂吸水率和酶解时间的影响。通过正交实验优化了最佳制备工艺:氧化淀粉-AA-AMPS接枝共聚物与CCMS的质量比8,糊化时的加水量为500 g/g,糊化25min,制片温度为150℃。对所得的复配淀粉基高吸水性树脂测定吸水率为113.26 g/g,易酶解。最后,用红外光谱法、X射线衍射、扫描电子显微镜等研究了复配淀粉基高吸水性树脂的结构与性能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 高吸水性树脂在国内外的研究进展
• 1.1.1 高吸水性树脂在国外的研究进展
• 1.1.2 高吸水性树脂在国内的研究进展
• 1.2 高吸水性树脂的应用
• 1.2.1 在卫生用品中的应用
• 1.2.2 在农林及园艺上的应用
• 1.2.3 在建筑及化工上的应用
• 1.2.4 露点抑制剂和湿度调节剂
• 1.2.5 高吸水树脂抑尘剂
• 1.2.6 其他的应用
• 1.3 高吸水性树脂的分类
• 1.4 高吸水性树脂的合成方法
• 1.4.1 本体聚合法
• 1.4.2 反相悬浮聚合法
• 1.4.3 水溶液聚合法
• 1.5 高吸水性树脂的结构及吸水机理
• 1.6 立题依据
• 1.7 本课题研究的主要内容
• 1.7.1 氧化淀粉-丙烯酸-AMPS 接枝共聚物的合成工艺
• 1.7.2 交联羧甲基淀粉的合成工艺
• 1.7.3 复配淀粉基高吸水性树脂的合成工艺
• 1.7.4 复配淀粉基高吸水性树脂的结构和性能特征的研究
• 第二章 制备氧化淀粉-AA-AMPS 接枝共聚物反应条件的研究
• 2.1 前言
• 2.2 材料与方法
• 2.2.1 实验原料、试剂、仪器
• 2.2.2 实验方法
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 氧化淀粉的羧基含量
• 2.3.2 各因素对接枝共聚反应的影响
• 2.3.3 各因素对氧化淀粉-AA-AMPS 接枝共聚物的酶解效果的影响
• 2.3.4 各因素对氧化淀粉-AA-AMPS 接枝共聚物的吸水率的影响
• 2.3.5 用正交实验优化制备氧化淀粉-AA-AMPS 接枝共聚物的反应条件
• 2.4 本章小结
• 第三章 制备交联羧甲基淀粉反应条件的研究
• 3.1 前言
• 3.2 材料与方法
• 3.2.1 实验试剂与仪器
• 3.2.2 实验方法
• 3.2.3 CCMS 制备条件的确定
• 3.3 实验结果与讨论
• 3.3.1 各因素对CCMS 取代度和反应效率的影响
• 3.3.2 各因素对CCMS 沉降体积的影响
• 3.3.3 各因素对CCMS 酶解效果的影响
• 3.3.4 各因素对CCMS 黏度的影响
• 3.3.5 用正交试验优化制备CCMS 的工艺条件
• 3.4 本章小结
• 第四章 制备复配淀粉基高吸水性树脂的研究
• 4.1 前言
• 4.2 材料与方法
• 4.2.1 实验材料、试剂及仪器
• 4.2.2 实验方法
• 4.2.3 复配淀粉基高吸水性树脂制备工艺条件的确定
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 滚筒干燥机工作条件的确定
• 4.3.2 各因素对吸水率和酶解效果的影响
• 4.3.3 正交实验设计及结果处理
• 4.4 本章小结
• 第五章 复配淀粉基高吸水性树脂的结构研究
• 5.1 前言
• 5.2 材料与方法
• 5.2.1 实验材料与试剂
• 5.2.2 实验仪器
• 5.2.3 实验方法
• 5.3 实验结果与讨论
• 5.3.1 红外光谱分析
• 5.3.2 XRD 分析
• 5.3.3 扫描电镜分析
• 5.4 本章小结
• 总结与展望
• 主要结论
• 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文