阳离子淀粉基两性半互穿型高吸水树脂的合成及性能研究

论文摘要

高吸水树脂是一类新型的功能性高分子材料。由于其独特的吸水、保水性能,高吸水树脂在医药卫生、农林园艺、荒漠治理等方面获得了广泛的应用。吸水倍率、耐盐性及凝胶强度是衡量高吸水树脂性能的几个重要指标,如何兼顾以上指标,成为高吸水树脂该领域的主要研究方向。本课题在聚阳离子(PDMDAAC或PDMC)溶液中,用具有可溶性和耐盐性的阳离子淀粉与部分中和的丙烯酸进行共聚。讨论了原料中淀粉取代度、交联剂含量、引发剂含量、丙烯酸含量、聚阳离子含量和丙烯酸的中和度等基本反应条件对产品的吸水倍率及吸盐倍率的影响,确定了最佳合成条件。同时由于加入了聚阳离子,形成了两性半互穿型高吸水树脂,在一定程度上提高了产品的耐盐性和凝胶强度。PDMDAAC系列树脂的吸液倍率在去离子水和生理盐水最高可达到1071 g/g和94 g/g;和PDMC系列树脂的吸液倍率在去离子水和生理盐水最高可达到1712 g/g和111 g/g。性能测试表明树脂在酸碱性溶液和盐溶液中都表现出了较高的吸液倍率,并且两性半互穿型高吸水树脂在一定程度上表现出较好的吸液可逆性。为了研究两性半互穿型树脂的结构,采用了红外、扫描电镜、透射电镜和示差扫描量热法对高吸水树脂进行了表征。同时本文比较了两性半互穿型高吸水树脂和接枝型树脂的吸液能力和强度,发现在二者在盐溶液中的吸液能力相差不大,但是由于结构的差别,强度相差非常大,两性半互穿型高吸水性树脂在含水量高达99.6%时,强度依然能够达到1398 kg/m2,而接枝型树脂在含水量达99.4%时,强度仅达986 kg/m2。由于温度对两性半互穿型高吸水树脂的合成影响很大,本文通过改变聚阳离子含量、分子量及丙烯酸的中和度监测了树脂合成过程中温度的变化,研究了聚阳离子的存在下,两性半互穿型高吸水树脂的聚合反应动力学。本文还对树脂的吸液动力学也进行了较为详细的研究,并且在此基础上,研究了对肥料氯化铵的吸附,实验表明本文合成的树脂对氯化铵具有一定的吸附率。把吸附氯化铵的树脂分别置于不同pH值的溶液中,对其进行肥料缓释研究,发现树脂在酸性溶液中的缓释速率较快且释放率较大,而在中性和碱性溶液中相对缓释速率和释放率都较低,有望开发对作为肥料的载体用以改良新疆盐碱性土壤。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 文献综述
• 1 高吸水树脂概述
• 1.1 高吸水树脂的种类
• 1.2 淀粉类高吸水树脂的缺点及改进方法
• 2 互穿网络聚合物
• 2.1 IPN 的特点
• 2.2 IPN 的分类
• 3 本论文的设想及主要研究工作
• 第二章 阳离子淀粉接枝丙烯酸/聚二甲基二烯丙基氯化铵两性半互穿型高吸水树脂的合成及性能
• 1 引言
• 2 实验部分
• 2.1 试剂及药品
• 2.2 实验过程
• 2.3 两性吸水树脂的结构表征与性能测试
• 3 结果与讨论
• 3.1. 红外谱图（FTIR）
• 3.2 合成条件的考察
• 3.3 性能测试
• 4 结论
• 第三章 阳离子淀粉接枝丙烯酸/聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵两性半互穿型高吸水树脂的合成与表征
• 1 引言
• 2 实验部分
• 2.1 试剂及药品
• 2.2 实验过程
• 2.3 两性半互穿型高吸水树脂的结构表征与性能测试
• 3 结果与讨论
• 3.1 结构表征
• 3.2 合成条件的考察
• 3.3 性能测试
• 4 结论
• 第四章 阳离子淀粉基两性半互穿型高吸水性树脂的反应及吸液动力学研究
• 1 引言
• 2 实验部分
• 2.1 试剂及药品
• 2.2 实验过程
• 3 结果与讨论
• 3.1 反应动力学研究
• 3.2 Semi-I 和Semi-II 的吸液动力学研究
• 4 结论
• 第五章 两性半互穿型高吸水树脂对氯化铵的吸附和解吸作用
• 1 引言
• 2 实验部分
• 2.1 试剂及药品
• 2.2 实验过程
• 3 结果与讨论
• 3.1 Semi-I 和Semi-II 高吸水树脂的吸附动力学
• 3.2 Semi-I 和Semi-II 高吸水树脂的缓释动力学曲线
• 4 结论
• 参考文献
• 硕士在读期间发表论文情况
• 致谢