黃胞膠接枝改性制備綠色高吸水性樹(shù)脂的研究.pdf

1、高吸水性樹(shù)脂(SAR)因其良好的吸水及保水性能，在人們的生產(chǎn)生活中得到了廣泛的應(yīng)用。但當(dāng)今市面上的產(chǎn)品多為石油產(chǎn)品原料合成，生產(chǎn)成本高且降解性能極差。隨著人們對(duì)環(huán)境污染問(wèn)題越來(lái)越多地關(guān)注，尋找價(jià)格低廉且可生物降解的原材料，合成高性能環(huán)境友好型的綠色高吸水性樹(shù)脂具有重大的意義。
　　 黃胞膠屬微生物多糖，是一種自然界存在的易降解的有機(jī)物質(zhì)，分布廣泛，是生產(chǎn)高吸水性樹(shù)脂的很有價(jià)值的原料。本論文在保證高吸水性樹(shù)脂成本低廉和高吸水性能的

2、前提下，采用可生物降解的黃胞膠(XG)作為基本骨架，以親水性較好的離子型化合物AA（丙烯酸）與AMPS(2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸)以及親鹽性較好的非離子型單體AM(丙烯酰胺)為接枝單體，對(duì)黃胞膠進(jìn)行化學(xué)改性，通過(guò)接枝反應(yīng)制成了黃胞膠基高吸水樹(shù)脂。采用均勻設(shè)計(jì)法對(duì)合成工藝進(jìn)行優(yōu)化，得出最佳制備條件。采用各種現(xiàn)代分析儀器對(duì)吸水樹(shù)脂進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征和形態(tài)分析。討論了產(chǎn)品在不同溶液條件下的吸液能力，并對(duì)樹(shù)脂在土壤中的應(yīng)用進(jìn)行了研究。本論文主

3、要研究?jī)?nèi)容如下:
　　 (1)采用溶液聚合的方法制備了黃胞膠接枝丙烯酸/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(XG/P(AA-AMPS)）高吸水樹(shù)脂。采用U10*(104)均勻設(shè)計(jì)對(duì)合成工藝進(jìn)行優(yōu)化，得出最佳合成條件為:黃胞膠2g，丙烯酸用量12g，引發(fā)劑用量為單體質(zhì)量的0.5％，丙烯酸的中和度為80％，聚合反應(yīng)溫度為60℃。在這個(gè)合成條件下所制備的XG/P(AA-AMPS)高吸水樹(shù)脂吸水倍率為997.1g/g，吸生理鹽水倍率為170

4、.2g/g。通過(guò)FT-IR、TGA和DSC對(duì)合成的高吸水性樹(shù)脂進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征及熱性能分析。紅外光譜分析結(jié)果顯示丙烯酸(AA)和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)已接枝到黃胞膠分子鏈上，熱失重分析(TGA)表征結(jié)果顯示，黃胞膠接枝共聚物XG/P(AA-AMPS)的熱穩(wěn)定性優(yōu)于黃胞膠(XG);熱性能分析(DSC)結(jié)果表明合成的高吸水樹(shù)脂在高溫條件具有良好的保水性能。
　　 (2)以丙烯酸(AA)和丙烯酰胺(AM)為黃胞膠(X

5、G)的接枝改性劑，采用反向懸浮聚合法制備了高吸水性樹(shù)脂—接枝改性共聚物(XG/P(AA-AM))。采用U10*(104)均勻設(shè)計(jì)法對(duì)XG/P(AA-AM)的合成工藝進(jìn)行了優(yōu)化。結(jié)果表明:XG/P(AA-AM)的最佳合成條件為:黃胞膠2g、m(AA)=10g、w（引發(fā)劑）=0.5％（相對(duì)于單體總質(zhì)量而言）、AA中和度80％、反應(yīng)溫度60℃，此時(shí)XG/P(AA-AM)的吸水倍率為890.1g/g，吸鹽水倍率為182.5g/g;傅里葉紅外光譜

6、(FT-IR)分析結(jié)果顯示丙烯酸(AA)和丙烯酰胺（AM）已接枝到黃胞膠分子長(zhǎng)鏈上，XRD分析結(jié)果表明:接枝反應(yīng)發(fā)生在黃胞膠(XG)結(jié)構(gòu)的無(wú)定形區(qū);掃描電鏡(SEM)觀測(cè)結(jié)果顯示，接枝共聚物XG/P(AA-AM)表面形成的多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，有利于其對(duì)水分子的接觸與吸附。
　　 (3)對(duì)XG/P(AA-AMPS)高吸水性樹(shù)脂進(jìn)行了吸液性能的試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:樹(shù)脂的吸水倍率隨著其粒度的降低而減小，而其吸液速率隨著其顆粒度的降低而呈先增

7、大后減小的趨勢(shì);產(chǎn)品對(duì)有機(jī)溶劑有一定的吸收能力，吸液量與溶劑的介電常數(shù)有關(guān);樹(shù)脂對(duì)不同濃度含銨態(tài)氮溶液及人造配方尿，人造配方血液都有一定的吸收能力，可進(jìn)一步應(yīng)用于醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域。
　　 (4)對(duì)XG/P(AA-AM)高吸水性樹(shù)脂在土壤中的應(yīng)用進(jìn)行了研究，研究結(jié)果表明:樹(shù)脂的應(yīng)用可大大提高土壤的吸水能力同時(shí)提高土壤的保水性能。采用土壤掩埋法研究了樹(shù)脂在土壤中的降解性能，實(shí)驗(yàn)證明本課題合成的黃胞膠基高吸水性樹(shù)脂可以在土壤中降解，應(yīng)用于