可生物降解水葫蘆基吸水樹脂的合成及性能探究.pdf

1、高吸水性樹脂具有高吸水性能和高保水性能，在國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。目前高吸水性樹脂主要以石油提煉的下游產(chǎn)品及少量纖維素材料、淀粉等為原料，石油提煉的下游產(chǎn)品受化石資源的短缺限制，且以其為主要原料合成的吸水樹脂分解性差，長期使用會引發(fā)嚴重的環(huán)境問題;而纖維素、淀粉等材料的價格雖然低，但開發(fā)應(yīng)用于生產(chǎn)的較少。因此，為降低高吸水性樹脂對化石原料的依賴，開發(fā)引入其它非化石原料的高吸水性樹脂生產(chǎn)工藝勢在必行。水葫蘆繁衍速度快，常對生態(tài)造成

2、破壞，但它富含纖維素，通過化學(xué)改性可以作為生產(chǎn)高吸水性樹脂的原料，這樣既可降低高吸水性樹脂的生產(chǎn)成本，降低其對化石原料的依賴，又可緩解水葫蘆的生態(tài)危害，而且高吸水性樹脂引入纖維素材料后，又可提高吸水樹脂的生物分解性能，具有現(xiàn)實意義?；诖?，本文研究設(shè)計了以水葫蘆纖維素為原料，經(jīng)過醚化反應(yīng)制得水葫蘆羧甲基纖維素，在羧甲基纖維素分子結(jié)構(gòu)中引入-COOH，-NH3，-SO3H親水基團，制備并表征了水葫蘆纖維素基高吸水性樹脂，具體工作如下:

3、r>　　首先以水葫蘆纖維素為原料，85％乙醇為溶劑，氫氧化鈉作堿化劑，氯乙酸為醚化劑，在超聲微波條件下制備化學(xué)活性較強的羧甲基纖維素(CMC)，使用傅里葉紅外光譜FT-IR對CMC的化學(xué)結(jié)構(gòu)進行表征，SEM掃描電鏡對CMC的表面形貌進行表征。分別對合成條件、反應(yīng)機理和反應(yīng)的影響因素進行了分析，對反應(yīng)的工藝條件進行考查，結(jié)果表明:在超聲微波頻率40kHZ的條件下，使用兩次氫氧化鈉加堿法，兩次堿量之比為3∶1，第一次常溫下堿化1h，氯乙酸含

4、量（與纖維素的物質(zhì)的量之比）為1∶1，70℃下醚化反應(yīng)1h后，二次加堿反應(yīng)1h，CMC的取代度可達1.28。
　　采用反相懸浮法，環(huán)己烷和span-60為油相，使用過硫酸鉀(KPS)作引發(fā)劑，N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺(NMBR)作偶聯(lián)劑，以制備的CMC為骨架，在CMC的分子結(jié)構(gòu)上引入丙烯酸(AA)，丙烯酸（AA）/丙烯酰胺(AM)，丙烯酸(AA)/2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)，丙烯酸(AA)/丙烯酰胺(AM)/2-丙

5、烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)四種組合單體，合成水葫蘆基農(nóng)用吸水樹脂。使用傅里葉紅外光譜FT-IR，X-衍射線XRD，元素分析法，電子掃描SEM對所制備的水葫蘆基農(nóng)用高吸水性樹脂進行表征。對反應(yīng)的工藝條件進行考查，發(fā)現(xiàn):反應(yīng)溫度為70℃，充氮排氧條件下，油水之比為3∶1，丙烯酸中和度為80％，KPS占單體之和的2％，NMBR占單體之和的0.2％，四種吸水樹脂單體組合與CMC之比為:CMC∶AA=1∶8,CMC∶ AA∶AM=1∶4∶

6、4,CMC∶AA∶AMPS=1∶6∶3, CMC∶AA∶AM∶AMPS=1∶6∶1∶2，所得吸水樹脂對應(yīng)的吸去離子水率分別是:950.3g/g，652.7g/g，1206.7g/g，831.7g/g;吸鹽水率分別是:80.2g/g，72.1g/g，105.5g/g63.1g/g。對濃度為50ml.L-1的p043-溶液和N03-溶液的去除率分別是42.4％，27.2％，61.3％,29.4％;39.9％,19.5％,44.7％26.8％

7、。
　　利用XRD測試了水葫蘆基吸水樹脂的結(jié)晶性能，結(jié)果顯示共聚物是無定型結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)特征的共聚物有利于生物降解。差熱分析法DSC分析表明水葫蘆吸水樹脂存在兩處相轉(zhuǎn)變，容易發(fā)生降解。對樹脂使用黑霉菌和枯草桿菌對對共聚物的生物降解性能進行測試，結(jié)果表明:CMC-co-AA/AMPS吸水樹脂表面菌落數(shù)比AA/AMPS的吸水樹脂菌落數(shù)多，60d后，黑曲霉菌對水葫蘆吸水樹脂及未添加水葫蘆吸水樹脂的降解率分別是59.3％及52.2％，枯草