芭蕉芋淀粉接枝丙烯酸高吸水性樹脂的制備及其性能研究.pdf

1、高吸水性樹脂(SAP)是一種輕度交聯(lián)的聚合物,它能吸收和保持高于自身重量幾百倍,甚至上千倍的水分。本論文主要研究了以芭蕉芋淀粉為原料,N,N'-亞甲基雙丙烯酰胺為交聯(lián)劑,過硫酸銨為引發(fā)劑,采用了傳統(tǒng)水溶液聚合法、反相微乳液聚合法、微波聚合法三種不同方法,接枝共聚反應(yīng)合成芭蕉芋淀粉接枝丙烯酸SAP,對(duì)不同方法制備所得樹脂進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征,并對(duì)它們的性能進(jìn)行了對(duì)比性研究。具體內(nèi)容如下:
　　 一、研究了水溶液聚合法制備芭蕉芋淀粉接枝丙

2、烯酸SAP的工藝。以樹脂的吸水倍率為主要參考指標(biāo),考察了以過硫酸銨為引發(fā)劑,N,N'-亞甲基雙丙烯酰胺為交聯(lián)劑時(shí),單體用量、交聯(lián)劑用量、引發(fā)劑用量和丙烯酸中和度對(duì)吸水樹脂吸水率的影響關(guān)系。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,水溶液法制備芭蕉芋淀粉接枝丙烯酸SAP的最佳工藝為:55℃條件下,芭蕉芋淀粉用量為5.0000g,單體丙烯酸用量為40mL,引發(fā)劑用量占淀粉質(zhì)量的3.0％,交聯(lián)劑用量占淀粉質(zhì)量的0.9%,單體中和度為80%,在通氮?dú)猸h(huán)境下,接枝反應(yīng)90m

3、in。經(jīng)真空干燥,純化之后的樹脂,吸水倍率達(dá)到684g/g。
　　 二、利用反相微乳液聚合法制備出具有良好吸水性能的芭蕉芋淀粉接枝丙烯酸SAP,確定了適合于芭蕉芋淀粉與丙烯酸鹽接枝共聚的反相微乳液體系,即乳液油水比為1.2,復(fù)合乳化劑(Span-80和Tween-80)的用量為30%,HLB值為7.36。通過正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)條件,得到最佳制備工藝條件為:芭蕉芋淀粉用量為2.0000g,單體丙烯酸的用量為16mL,引發(fā)劑用量(占淀

4、粉質(zhì)量的百分?jǐn)?shù))為3.5%,交聯(lián)劑用量(占淀粉質(zhì)量的百分?jǐn)?shù))為0.8%,單體丙烯酸的中和度為70%,產(chǎn)品吸去離子水倍率為:1340g/g。
　　 三、研究了采用微波聚合法法制備芭蕉芋淀粉接枝丙烯酸SAP的工藝。實(shí)驗(yàn)中,以樹脂的吸水倍率為指標(biāo),探討了反應(yīng)微波功率、糊化時(shí)間、淀粉乳濃度、反應(yīng)時(shí)間、單體用量、引發(fā)劑用量、交聯(lián)劑用量、單體中和度等因素對(duì)樹脂吸水倍率的影響,通過響應(yīng)面分析法確定出最佳制備條件為:單體丙烯酸與干淀粉的質(zhì)量比為

5、8.2:1、引發(fā)劑用量占淀粉質(zhì)量的2.8%、單體丙烯酸中和度為80.1%,產(chǎn)品樹脂的吸水倍率達(dá)到769g/g。
　　 四、采用紅外光譜(IR)、X-射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)等方法對(duì)產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。結(jié)果表明:紅外光譜分析證明產(chǎn)物具有羰基的特征吸收;X-射線衍射證明產(chǎn)品樹脂由芭蕉芋淀粉的半晶體結(jié)構(gòu)變?yōu)闊o定形態(tài);掃描電鏡圖譜表明芭蕉芋淀粉表面被丙烯酸破壞,以上表征結(jié)果均證明了在芭蕉芋淀粉鏈上接枝了丙烯酸,而不是淀粉

6、與丙烯酸均聚物的簡(jiǎn)單混合。
　　 五、對(duì)三種不同方法制備所得芭蕉芋淀粉接枝丙烯酸SAP的吸液能力(去離子水、自來水、生理鹽水)、吸水速率、保水能力、恢復(fù)性等性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下:
　　 (1)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明芭蕉芋淀粉接枝丙烯酸高吸水樹脂的吸液能力非常優(yōu)越,三種不同方法制備所得樹脂的吸液倍率大小依次是:去離子水＞自來水＞生理鹽水,其中反相微乳液聚合法制備所得樹脂的吸液能力最強(qiáng)。
　　 (2)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)象顯示芭蕉芋

7、淀粉接枝丙烯酸SAP在開始吸液的30min內(nèi),吸液速率非?？?到100min之后,吸液速率趨于緩和,吸液量幾乎達(dá)到了飽和狀態(tài)?？v觀整個(gè)吸液過程,反相微乳液聚合法制備所得樹脂的吸液速率明顯優(yōu)于通過傳統(tǒng)水溶液法和微波聚合法制備所得樹脂。
　　 (3)三種方法制備所得芭蕉芋淀粉接枝丙烯酸SAP吸水凝膠在自然條件下的整個(gè)失水過程中失水曲線趨于線性關(guān)系,微波聚合法制備所得樹脂的失水速率最低,水溶液法制備所得吸水樹脂的失水速率略低于反相微乳