水溶液法制備丙烯酸類吸水性樹脂課程設(shè)計

1、<p><b>　　專業(yè)方向課程設(shè)計</b></p><p>　　題 目： 水溶液法制備丙烯酸類吸水性樹脂課程設(shè)計 </p><p>　　學 院： 化學化工學院 </p><p>　　課 程 設(shè) 計 任 務

2、 書</p><p>　課程設(shè)計題目：水溶液法制備丙烯酸類吸水性樹脂</p><p>　課程設(shè)計內(nèi)容及設(shè)計要求：1.查閱文獻資料，了解聚丙烯酸類吸水性樹脂的研究進展，了解水溶液法的原理、方法，設(shè)計實驗方案，提交開題報告；2.以水溶液法制備聚丙烯酸類吸水性樹脂，通過系列實驗探索實驗條件，作好實驗的詳細真實記錄并及時小結(jié)分析；3.精選實驗樣品進行吸水性能測試，并進行有關(guān)表征；4.歸納、分析總結(jié)

3、實驗研究數(shù)據(jù)，撰寫課程設(shè)計論文；</p><p>　三．課程設(shè)計時間安排： 6 月 18 日至 6 月 29 日</p><p>　第 18 周查閱文獻，了解聚丙烯酸類吸水性樹脂的研究進展，設(shè)計實驗方案，并開始實驗研究。</p><p>　第 19 周繼續(xù)進行實驗研究，精選實驗樣品并進行測試，歸納總結(jié)寫出課程設(shè)計論文。</p&g

4、t;<p>　主要參考資料：</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　1.摘要-------------------------------------------------------------------------------------------------------1</p><p>　

5、　2.關(guān)鍵詞----------------------------------------------------------------------------------------------------1</p><p>　　3.前言--------------------------------------------------------------------------------------

6、-----------------1</p><p>　　4.實驗----------------------------------------------------------------------------------------------------1~3</p><p>　　4．1實驗材料 -----------------------------------------

7、---------------------1</p><p>　　4．1．1主要實驗材料和試劑-------------------------------------------------1~2</p><p>　　4．1．2主要大型實驗儀器---------------------------------------------------2</p><p>

8、　　4.2 實驗方法------------------------------------------------------------2~3</p><p>　　4．2．1 試驗設(shè)計----------------------------------------------------------2</p><p>　　4．2．2 合成方法----------------------

9、-----------------------------------2~3</p><p>　　結(jié)果與討論-------------------------------------------------------------------------------------------3~6</p><p>　　5．1 引發(fā)劑用量對樹脂吸水倍率的影響------------------

10、-------------------5~6</p><p>　　5．2 還原劑用量對樹脂吸水倍率的影響---------------------------------------6</p><p>　　5．3交聯(lián)劑用量對樹脂吸水倍率的影響---------------------------------------6~7</p><p>　　5．4起始反應溫度對

11、樹脂吸水倍率的影響---------------------------------------7</p><p>　　6.結(jié)論-------------------------------------------------------------------------------------------------------8</p><p>　　7.參考文獻-----------

12、--------------------------------------------------------------------------------------8</p><p>　　1 摘要:高吸水性樹脂是一類重要的部分交聯(lián)聚合材料，高吸水性樹脂的制備是多種多樣的，商業(yè)上，高吸水性聚合物主要以丙烯酸作為主要成分來生產(chǎn)的。本實驗運用溶液聚合法，采用丙烯酸，氫氧化鈉作為主要反應試劑．并添加過硫酸銨(引

13、發(fā)劑)；亞硫酸氫鈉(還原劑)；N,N-亞甲基雙丙烯酸酰胺(交聯(lián)劑)制取丙烯酸類高吸水性樹脂，并研究了引發(fā)劑用量、還原劑用量、交聯(lián)劑用量、起始溫度四個因素，進行四組測定自來水吸水速率的實驗，找出最優(yōu)條件。</p><p>　　Abstract：Superabsorbent resin is a kind of important part of crosslinking polymer materials，The

14、preparation of superabsorbent resin are diverse，in business, with high water absorbability polymer main as the main ingredients to acrylic production.This experiment using solution polymerization, using acrylic acid, sod

15、ium hydroxide as the main reaction reagent. And add ammonium persulfate (initiator);Aw (reductant); N, N-methylene double acrylic acid amides (crosslinking agent) production of acrylic</p><p>　　2 關(guān)鍵詞：丙烯酸類吸水

16、性樹脂；溶液聚合法；吸水性；丙烯酸</p><p>　　Keywords: Acrylic kind of absorbent resin; Solution polymerization; Water imbibition; acrylic</p><p>　　3 前言：吸水性樹脂是一種典型的功能高分子材料,其吸水速度快、吸量大, 可在幾分鐘甚至幾秒鐘內(nèi)吸入達自身質(zhì)量數(shù)百倍的水, 受壓

17、后, 水也不會被釋放出來。其還具有緩釋、吸附、吸濕放濕作用, 因而應用廣泛。目前, 國內(nèi)外吸水樹脂主要有丙烯腈、丙烯酸、丙烯酰胺等系列產(chǎn)品。其中丙烯腈類吸水樹脂水解物吸水率高, 但工藝復雜, 殘余氰基有毒； 丙烯酰胺類吸水樹脂耐鹽性高, 但吸水率低; 丙烯酸類吸水樹脂除了具備高吸水率等基本性能外, 其原料來自工業(yè)丙烯酸, 生產(chǎn)成本相對較便宜, 工藝較簡便, 且產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。所以,丙烯酸類吸水樹脂在世界高吸水樹脂市場中占主導地位。<

18、/p><p><b>　　4 實驗</b></p><p><b>　　4.1 實驗材料 </b></p><p>　　4.1.1主要實驗材料和試劑</p><p>　　丙烯酸 工業(yè)品 氫氧化鈉 分析純 </p><p>　　過

19、硫酸銨 分析純 亞硫酸氫鈉 分析純 </p><p>　　N，N一亞甲基雙丙烯酸銨 分析純 </p><p>　　4.1.2主要實驗儀器</p><p>　　電動攪拌機調(diào)速器 恒溫油浴 電子天平 電熱恒溫鼓風干燥箱</p><p&

20、gt;<b>　　4.2 實驗方法</b></p><p><b>　　4.2.1試驗設(shè)計</b></p><p>　　本實驗運用溶液聚合法，該方法制作簡單，環(huán)保無污染；采用丙烯酸作為主要反應試劑，氫氧化鈉作為反應助劑，生成共聚型的高分子吸水性樹脂；并添加過硫酸銨作為引發(fā)劑，形成三聚物；亞硫酸氫鈉作為還原劑，N，N一亞甲基雙丙烯酸酰胺作為交聯(lián)劑制

21、取聚丙烯酸類高分子吸水性樹脂。</p><p>　　本實驗采用自然過濾法：Q=W2/W1,W1一干凝膠質(zhì)量(g)，W2一吸水后凝膠質(zhì)量(g)，Q一吸水倍率(g/g)</p><p>　　然后通過分別改變六個因素，進行六組測定自來水吸水速率的實驗。每組實驗中不斷改變其中一個因素，固定其它五個因素，找出每組中得到吸水倍率最高的因素，最后得到最優(yōu)條件。</p><p>&

22、lt;b>　　4.2.2合成方法</b></p><p>　　將a1g氫氧化鈉溶于a2mL水中至完全溶解，加入a3g 丙烯酸試劑與之混合中和至pH7.0-7.5，待溶液充分混合。然后分別加入過硫酸鉀 a4 g，N，N-亞甲基雙丙烯酸酰胺 a5 g?；靹蚝蠹尤肴谄?，放入恒溫水浴恒溫后加熱進行反應。</p><p>　　待反應完成后，降溫取出產(chǎn)品，放入干燥箱干燥后取有效部

23、分稱量W1，放入燒杯中進行吸水測試，待吸水飽和后，取出進行稱量W2。測其吸水倍率Q：</p><p>　　Q=W2/W1；W1：干凝膠質(zhì)量(g)，W2：吸水后凝膠質(zhì)量(g)，Q：吸水倍率(g/g)</p><p><b>　　5 結(jié)果與討論</b></p><p>　　5.1 引發(fā)劑用量對樹脂吸水倍率的影響</p><p&

24、gt;　　圖5-1引發(fā)劑用量對樹脂吸水的影響</p><p>　　從圖5-l中可以看出，引發(fā)劑用量增加，凝膠形成時間明顯降低，產(chǎn)物吸水率出現(xiàn)峰值，在引發(fā)劑量為0．64 g時吸水率達到最大． 這是因為引發(fā)劑用量少，活性中心少，聚合速度慢，導致了交聯(lián)度的降低，吸液率減少；如果引發(fā)劑量太多，則聚合速度太快，副交聯(lián)反應增加，導致交聯(lián)度過大，吸液率也降低。</p><p>　　5.2 還原劑用量對樹

25、脂吸水倍率的影響</p><p>　　圖5-2還原劑用量對樹脂吸水的影響</p><p>　　從圖5—2中可以看出隨著還原劑用量的增加，吸水倍率先升高后降低，當還原劑用量為1．2g時，吸水倍率達到最高，當還原劑過低，引發(fā)劑分解過快，反應無法控制，造成暴聚，粘壁現(xiàn)象；當還原劑用量過高，自由基分解速度低，只有當還原劑用量為1．2 g時反應平穩(wěn)，放熱溫和，無暴聚和粘壁現(xiàn)象。</p>

26、<p>　　5.3 交聯(lián)劑用量對樹脂吸水倍率的影響</p><p>　　圖5-3交聯(lián)劑用量對樹脂吸自來水的影響。</p><p>　　從圖5—3中所示隨著交聯(lián)劑用量的增加，吸圖蛐起始反應溫度對樹脂吸自來水的影響水倍率一直降低，當交聯(lián)劑用量為0．16g時，吸水倍率達到最高，為990g／g。交聯(lián)劑用量繼續(xù)增加時吸水倍率不斷降低。交聯(lián)劑用量的大小，決定了樹脂空間網(wǎng)絡(luò)的大小，從而對樹脂

27、的吸液率有很大影響。可以看出，交聯(lián)劑用量過低時，交聯(lián)度較低，聚合物部分溶解，吸液率很低；交聯(lián)劑用量過高時，由于樹脂交聯(lián)密度過大，空間網(wǎng)絡(luò)小，吸液率也減小。當交聯(lián)劑用量占單體量為0.005％時，由于形成交聯(lián)適宜的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，因此吸液率達到最大。</p><p>　　5.4 起始反應溫度對樹脂吸水倍率的影響</p><p>　　圖5-4起始反應溫度對樹脂吸水的影響</p>&l

28、t;p>　　從圖5-4中可以隨著反應溫度的上升，吸水倍率先增大隨后一直減小，反應溫度為40℃時，吸水倍率達到最高。當反應溫度再增加，吸水倍率一直下降。聚合溫度太高，反應速度過快，易造成暴聚，造成產(chǎn)物粘連，貼壁現(xiàn)象。聚合溫度過低，則聚合反應速度較慢，聚合時間過長，聚合效率低。</p><p><b>　　6 結(jié)論</b></p><p>　　本實驗就水溶液法合成

29、丙烯酸類高吸水性樹脂的影響因素進行了探索，對合成高吸水性樹脂進一步研究有著十分重要的意義。此方法合成的產(chǎn)品活性高，耐鹽性好，制作簡單。產(chǎn)品使用后長期置于空氣中能夠自行降解，綠色環(huán)保，無毒。產(chǎn)品有廣泛用途，并且市場前景好。</p><p>　　通過實驗確定了采用水溶液法用丙烯酸合成高吸水性樹脂的最優(yōu)工藝條件。丙烯酸作為主要反應試劑，氫氧化鈉作為助劑，并添加過硫酸銨(引發(fā)劑)；亞硫酸氫鈉(還原劑)；N，N一亞甲基雙丙

30、烯酸酰胺(交聯(lián)劑)制取聚丙烯酸類高吸水性脂。當在引發(fā)劑用量為0．64g；還原劑用量為1．20g；當交聯(lián)劑的用量為0．16g；起始反應溫度為40℃，對水的吸水倍率最高。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　【1】陳伊凡，朱靖.丙烯酸系高吸水性樹脂的合成研究 化工中間體.2009,06:57-61.【2】鄒新禧．超強吸水劑 北京化學工業(yè)出

31、版社，2002．1:284-296</p><p>　　【3】戴長華．世界高吸水性樹脂發(fā)展現(xiàn)狀 化工商品科技情報，1996，(4)：49-50．</p><p>　　【4】莊志軍，羅志臣，齊志國，張麗.水溶液法合成丙烯酸系高吸水性樹脂 吉林化工學院學報.2006,23(3):13-16.水【</p><p>　　【5】張新民, 游慶紅, 徐虹. 生物可降解型聚谷