海藻酸钠超强吸水树脂的制备与性能研究

论文题目: 海藻酸钠超强吸水树脂的制备与性能研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 材料学

作者: 林海琳

导师: 崔英德

关键词: 醚化,海藻酸钠吸水材料,热性能,力学性能,溶胀性能,生物降解性能,土壤持水性能

文献来源: 广东工业大学

发表年度: 2005

论文摘要: 海藻作为一种丰富的海洋资源,产量大,价值低,再生能力强,将它应用于吸水材料领域,可望为材料领域增加一种新的功能性海洋生物可降解吸水树脂。天然海藻酸钠树脂的吸水性能和力学性能较差,达不到实际使用要求。本文运用分子设计原理,对海藻酸钠进行醚化改性,提高其相容性和化学稳定性并选择烯类与酰胺类单体与之通过接枝、聚合、交联、互穿等方式,采用水溶液聚合法,制备了海藻酸钠系列高吸水树脂。探讨了单体类型,单体浓度、溶剂、反应温度等因素对吸水树脂性能影响。着重研究了吸水树脂的吸水性能、表面形态结构、热稳定性、微生物降解性能、树脂对土壤持水性状的影响及生物学效应,为海藻酸钠系列吸水树脂的开发和应用开辟了一条新的技术路线。 研究表明,对海藻酸钠(SA)进行醚化改性(ESA),最佳醚化度Ds在0.2～0.5之间,醚化提高了(SA)的相容性和化学稳定性,,当醚化海藻酸钠占总单体的质量分数小于20%时,接枝效果较理想,吸去离子水和吸盐水倍率最高分别达到450g/g和69g/g。网络中引入适量的非离子单体丙烯酰胺提高了树脂的吸盐水倍率。 研究了ESA高吸水树脂体系组分间的相容性。IR,DSC和SEM分析初步表明,相界面的大分子在互穿的同时还引入了化学键,使微区间变得更加融合,微区变小,材料单体间具有较好的相容性。体系组分的相容性与相区尺寸的大小和组成有关,当m(ESA/AA):m(PVA)=88:12,m(ESA/AA):mP(AM)=92:8,w(PVA+P(AM))=10%,且m(PVA):m(P(AM))=70∶30时,树脂ESA/AA/PVA、ESA/AA/P(AM)、ESA/AA/PVA/P(AM)的界面呈均匀分布状态。 对凝胶的力学性能分析表明,柔性大分子PVA、P(AM)等引入ESA/AA网络大分子后,凝胶的韧性增加,这是因为它们降低了体系的电荷密度,削弱了分子链间的静电作用,虽然增加了氢键的作用,但分子间总的作用力降低,因而韧性增加。 研究了ESA吸水树脂的热稳定性。TG-DTG分析表明,所制备的ESA树脂的热分解温度均在200℃以上,热稳定性较好。对吸水树脂的耐热性的研究

论文目录:

摘要

Abstract

目录

Contents

第一章 绪论

1.1 背景与意义

1.2 对高分子吸水材料研究的思考

1.3 高分子吸水树脂的分类和制备

1.3.1 高分子吸水树脂的分类

1.3.2 高分子吸水树脂的制备

1.3.3 高吸水树脂改性的方法

1.4 高吸水树脂的结构与性能特点

1.4.1 聚电解质高吸水树脂的结构与性能特点

1.4.2 聚电解质高吸水树脂的吸水机理

1.4.3 水凝胶中水的状态和氢键模型

1.4.4 聚电能质凝胶的溶胀平衡

1.5 海藻酸钠(SA)吸水树脂的研究状况

1.5.1 SA的结构特点

1.5.2 SA的热稳定性

1.5.3 SA吸水树脂的制备

1.6 课题的提出

1.6.1 研究意义

1.6.2 研究内容

1.7 本论文创新之处

第二章 SA结构的改性和ESA吸水树脂的制备

2.1 前言

2.2 实验部分

2.2.1 主要实验仪器及试剂

2.2.2 ESA吸水树脂的制备

2.2.3 ESA吸水树脂的性能测试

2.3 结果与讨论

2.3.1 ESA的物化性能研究

2.3.2 ESA合成吸水树脂的表征和聚合机理

2.3.3 ESA吸水树脂的性能研究

2.4 本章小结

第三章 接枝IPN结构对ESA吸水树脂性能的影响

3.1 前言

3.2.实验部分

3.2.1 改性ESA吸水树脂的制备

3.2.2 改性ESA树脂的表征和性能测试

3.3 结果与讨论

3.3.1 改性ESA吸水树脂的结构与形貌分析

3.3.2 改性ESA吸水树脂的热稳定性评价

3.3.3 改性ESA吸水树脂的相容性评价

3.3.4 改性ESA凝胶力学性能评价

3.3.5 接枝互穿聚合物对高吸水树脂吸水性能的影响

3.4 本章小结：

第四章 ESA树脂对环境介质的应答特性

4.1 前言

4.2 实验部分

4.2.1 ESA吸水树脂的制备

4.2.2 ESA树脂对环境介质应答性能的测定

4.3 实验结果及讨论

4.3.1 ESA吸水树脂在电解质溶液中的溶胀能力评价

4.3.2 PH介质对ESA凝胶聚集态的影响

4.3.3 有机溶剂对ESA凝胶聚集态的影响

4.4 本章小结

第五章 ESA吸水树脂的降解性能

5.1 前言

5.2 实验部分

5.2.1 供试材料

5.2.2 实验方法：

5.3 实验结果及讨论

5.3.1 ESA吸水树脂的微生物降解评价

5.3.2 ESA吸水树脂微生物降解机理研究

5.3.3 ESA吸水树脂耐热稳定性的研究

5.3.4 热氧自动氧化反应的机理

5.4 本章小结：

第六章 ESA吸水树脂对土壤持水性状的影响及生物学效应初探

6.1 前言

6.2 材料与方法

6.2.1 供试材料

6.2.2 实验方法

6.3 实验结果及讨论

6.3.1 保水剂与土壤基本结构的关系

6.3.2 ESA吸水树脂对土壤水分的吸收特性

6.3.3 ESA吸水树脂对土壤持水性状的影响

6.3.4 ESA吸水树脂对土壤温度变化的影响

6.3.5 生物干旱胁迫效应

6.3.6 干旱胁迫苗木致死效应

6.4 本章小结：

结论

参考文献

攻读博士学位期间所发表的学术论文

独创性声明

致谢

发布时间: 2005-07-27

参考文献

• [1].新型丙烯酸酯功能材料制备、结构和性能研究[D]. 陈日清.中国林业科学研究院2006
• [2].乳胶粒表面光接枝/交联及几种功能材料的制备研究[D]. 王勤.北京化工大学2007

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