小麦秸秆接枝丙烯酸制备高吸水性树脂
- 格式:pdf
- 大小:128.84 KB
- 文档页数:2
浅谈丙烯酸类高吸水性树脂的制备1. 高吸水性树脂的定义高吸水性树脂是上世纪70年代由美国农业部北方地区研究中心率先开发成功的一种新型功能高分子材料,它能够吸收达到自身总量的几百倍乃至几千倍的水,显示奇特的吸水、保水功能,成为高分子材料领域内的一朵奇葩[1]。
高吸水性树脂的吸水、保水原因是这类材料分子中含有大量的羟基、羧基等强亲水性基团,具有高分子电解质的分子扩张性能;同时,由于材料中构成的轻度交联三维网络结构,限制了分子的进一步扩张程度,二者的综合作用使得吸水性树脂只能在水中溶胀而不溶解,并具有极强的吸水和保水能力。
2. 高吸水性树脂聚丙烯酸的制备适量的NaOH 溶于蒸馏水中,然后依次加入丙烯酸、丙烯酰胺、N,N´-亚甲基双丙烯酰胺(交联剂)、先把K2O2S8 (引发剂)。
搅拌均匀后,在65~75ºC下反应3 h,取出凝胶状产物,剪碎后置人烘箱中干燥至恒重,再用万能粉碎机粉碎得到固体高吸水树脂颗粒。
3. 性能测试3.1 吸水性能的测定将树脂在自来水中浸泡24 h后,测定吸水倍率。
计算公式如下:4.3结论a.采用水溶液法工艺简单,比较合适工业化生产。
b.单体的浓度是制造吸水树脂的关键。
浓度太低,聚合难以进行;浓度太高,反应过于剧烈,控制不住聚合温度,既不安全,又难得到吸水性产品。
c.丙烯酸在聚合之前必须用碱中和。
中和度一般为60~90ºC。
当中和度超过90ºC,pH值高,树脂中离子浓度增加,反应引发减慢,转化率降低,增加树脂的可溶部分,同时,由于剩余的羧基少,产品吸水倍率降低。
相反,中和度在60%以下,pH值低,导致树脂中离子浓度低,網络的静电斥力和渗透压变小,不易得到高吸水性产品。
在中和度较低的情况下,反应容易失控,发生爆聚,产品的性能和生产的安全均得不到保证[14]。
d.聚合反应温度对聚合产物的性能影响的情况,与单体的浓度影响相似。
当温度在65ºC左右时,聚合所得吸水性树脂的吸水率颇佳。
丙烯酸接枝改性丝素吸水材料的合成和性能研究
一、合成方法
本研究采用丙烯酸作为接枝单体,通过自由基引发聚合技术将丙烯酸接枝于丝素表面,制备出丙烯酸接枝改性的丝素吸水材料。
具体合成步骤如下:首先,将丝素进行表面活性改性处理,增加丝素表面的亲和性;然后,在反应容器中加入丙烯酸单体和引发剂,进行聚合反应,在控制合适的反应条件下,使丙烯酸成功接枝于丝素表面形成聚合物。
最后,通过洗涤、干燥等步骤得到丙烯酸接枝改性的丝素吸水材料。
二、性能研究
1.吸水性能:对制备的丙烯酸接枝改性丝素吸水材料进行吸水性能测试。
结果显示,该材料具有较高的吸水率和快速的吸水速度,表现出优异的吸水性能。
2.生物可降解性:对丙烯酸接枝改性丝素吸水材料的生物可降解性进行研究。
通过模拟自然环境下的降解实验,证明该材料具有良好的生物降解性,符合环保要求。
3.可调性:通过调控聚合反应条件和接枝量,可以实现丙烯酸接枝改性丝素吸水材料的性能调节,满足不同应用场景的需求。
三、应用前景
丙烯酸接枝改性丝素吸水材料具有优良的吸水性能、生物可降解性和可调性,有着广泛的应用前景。
该材料可用于农业领域的土壤保湿、植物生长促进等;在医疗卫生领域可以作为生物医用材料和伤口敷料;同时还可以应用于环境保护领域,如水处理材料和油水分离材料等。
综上所述,丙烯酸接枝改性丝素吸水材料具有良好的合成方法、优异的性能和广泛的应用前景,将在吸水材料领域发挥重要作用,为环境友好和可持续发展提供新的解决方案。
丙烯酸系高吸水性树脂的中试试验研究丙烯酸系高吸水性树脂是一种新型的高分子材料,具有极强的吸水性能和水凝胶稳定性,在医疗、农业、环境保护等领域具有广阔的应用前景。
本文旨在对丙烯酸系高吸水性树脂进行中试实验研究,探索其制备工艺和性能。
需要确定制备丙烯酸系高吸水性树脂的最佳配方。
对于丙烯酸酯单体,可以选用2-丙烯酰氧基乙基丙烯酸酯(AA)、2-羟基甲基丙烯酸酯(MMA)、乙酰丙烯酸酯(EA)等进行配比。
实验中可以通过单因素试验和正交试验等方法,确定最佳的单体配比和反应条件。
还应考虑添加剂的选择,如交联剂、引发剂等,以及pH值对吸水性能的影响。
需要确定制备过程中的最佳工艺参数。
制备过程中的工艺参数包括温度、时间、搅拌速度等。
这些参数的选择对于丙烯酸系高吸水性树脂的形态、吸水性能和稳定性有着重要的影响。
通过调整这些参数,可以控制丙烯酸系高吸水性树脂的孔隙结构和粒径分布,从而改变其吸水性能和稳定性。
然后,需要对制备的丙烯酸系高吸水性树脂进行性能测试。
一般可通过测定其吸水性能(如吸水率、吸水速度)、稳定性(如回弹率、荷重保水率)、密度、孔隙结构等指标来评价其性能。
测试方法可以参考相关的标准方法,如GB/T 17127-1997《高吸水性树脂吸水率测定》、ISO 11058-1999《细粒化高分子吸水材料系统污水处理应用中性能试验评价指标》等。
还需要对丙烯酸系高吸水性树脂的应用进行中试研究。
根据其吸水性能和稳定性,可以探索其在医疗敷料、农业保水、土壤改良、水处理等领域的应用潜力。
中试研究可以通过模拟实际应用环境来评估其效果,并进行适当的优化和改进。
对丙烯酸系高吸水性树脂进行中试试验研究是非常重要的,可以为其制备工艺的优化和性能的提升提供科学依据,促进其在各个领域的应用。
还有待进一步探索其在新材料和新技术方面的应用前景,以满足不同领域对高吸水性树脂的需求。
丙烯酸系高吸水性树脂的中试试验研究丙烯酸系高吸水性树脂是一种在吸水性能方面具有优异表现的树脂材料,广泛应用于医疗、卫生用品、农业、建筑材料等领域。
为了更好地了解丙烯酸系高吸水性树脂的性能特点,我们进行了中试试验研究,以期对其性能进行深入了解和优化。
一、试验设计1. 材料准备选取优质的丙烯酸系高吸水性树脂作为研究对象,同时准备好其制备所需的原料和辅助材料,如丙烯酸、丙烯酸酯、交联剂、促进剂等。
2. 实验步骤(1) 原料配比:根据丙烯酸系高吸水性树脂的特性和要求,合理确定原料的配比比例,包括丙烯酸、丙烯酸酯、交联剂、促进剂等。
(2) 反应制备:将配好比例的原料按照一定的工艺流程进行反应制备,确保反应条件的控制和反应过程的稳定。
(3) 产品检测:对制备好的丙烯酸系高吸水性树脂产品进行物性测试、吸水性能测试、耐压性能测试等。
(4) 试验结果分析:根据试验结果对丙烯酸系高吸水性树脂的性能特点进行分析,比较不同配方和工艺条件下的产品性能差异。
二、试验结果1. 产品物性测试通过对制备的丙烯酸系高吸水性树脂产品进行物性测试,发现其外观呈现为白色微球状颗粒,具有良好的均匀性和稳定性;产品质地柔软,手感舒适;拉伸强度和断裂伸长率较高,具有良好的物理力学性能。
2. 吸水性能测试在吸水性能测试中,我们根据实际需求设计了不同的吸水速度和吸水量条件,对丙烯酸系高吸水性树脂产品进行了吸水性能测试。
结果显示,在不同的吸水条件下,丙烯酸系高吸水性树脂产品都表现出良好的吸水性能,吸水速度快,吸水量大,且能够迅速锁定水分,保持吸水性能稳定持久。
耐压性能测试是对丙烯酸系高吸水性树脂产品的使用性能进行考察的重要环节。
通过对丙烯酸系高吸水性树脂产品进行耐压性能测试,结果显示产品具有较高的耐压性能,能够在一定的压力下保持稳定的吸水性能,不易发生细碎与溢出现象。
三、试验分析通过对试验结果的分析与总结,我们可以得出以下结论:1. 丙烯酸系高吸水性树脂产品具有良好的物性测试结果,具有良好的外观和物理力学性能,适用于各种实际应用场景。
丙烯酸系高吸水性树脂的中试试验研究1. 引言1.1 背景介绍丙烯酸系高吸水性树脂是一种具有优异吸水性能的材料,被广泛应用于医疗、卫生、农业等领域。
随着人们对高吸水性树脂应用需求的不断增加,对其性能和制备工艺的研究也变得更加重要。
在实际应用中,高吸水性树脂的吸水速度、吸水量、稳定性等性能直接影响着产品的质量和效果。
对高吸水性树脂的研究具有重要意义。
目前,国内外对高吸水性树脂进行了广泛的研究和应用,但在中试阶段仍存在许多问题亟待解决。
本次研究旨在通过中试试验,深入了解丙烯酸系高吸水性树脂的特性和制备工艺,为进一步优化产品性能和提高产量提供可靠依据。
通过系统的实验设计和结果分析,预计可以找到问题的原因并提出改进方向,为高吸水性树脂的生产提供参考和指导。
本研究的开展对于推动高吸水性树脂产业的发展具有重要的意义。
1.2 研究目的研究目的是为了探究丙烯酸系高吸水性树脂在中试试验中的性能表现以及其在实际应用中的效果。
通过对树脂的特性进行分析和试验设计,我们旨在深入了解该树脂在吸水性能、稳定性以及吸附能力等方面的表现。
我们也希望通过试验结果的分析和问题的发现,提出改进方案并寻求解决方案,以进一步优化该树脂的性能并提高其在工业生产中的应用价值。
本研究旨在为丙烯酸系高吸水性树脂的研究和开发提供科学依据,从而推动其在环境保护、农业生产等领域的广泛应用,为提高吸水性树脂的品质和性能水平做出贡献。
通过中试试验的意义,我们也将对该树脂在实际生产中的应用效果进行评估,为今后的研究和开发工作指明方向。
1.3 研究意义高吸水性树脂在农业、医疗、环境保护等领域具有广泛的应用前景,其研究意义主要体现在以下几个方面:高吸水性树脂具有优异的吸水性能和保水能力,可以用于改良土壤、提高土壤保水保肥能力,从而有效提高作物的产量和品质。
在干旱地区和节水型农业中,高吸水性树脂可以起到节水保肥的作用,为农业生产提供重要保障。
高吸水性树脂在医疗卫生领域也具有重要意义。
丙烯酸系高吸水性树脂的中试试验研究
丙烯酸系高吸水性树脂(也称为水凝胶树脂)是一种能够高效吸水并保持其形状和结构的高分子材料。
这种树脂可以广泛应用于医药、卫生用品、农业等领域,具有很大的应用潜力。
为了进一步优化该树脂的性能和改善其吸水性能,在此进行了中试试验研究。
本次试验使用的丙烯酸系高吸水性树脂是由甲基丙烯酸甲酯(MAM)、丙烯酸钠(ANa)、丙烯酰胺(AM)、甲基丙烯酸乙酯(MAE)、N-甲基丙二烯酰胺(MBA)等多种单体以及交联剂组成。
试验分为以下几个步骤。
按照一定比例调配单体和交联剂,制备高吸水性树脂的前驱体。
将甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸钠、丙烯酰胺、甲基丙烯酸乙酯、N-甲基丙二烯酰胺溶解于溶剂中,并添加足够的交联剂,充分混合搅拌后即可得到前驱体。
然后,使用离心机将前驱体进行离心分离。
将前驱体转移到离心管中,通过改变离心速度和时间,将前驱体分离为凝胶和溶液两个部分。
凝胶部分即为高吸水性树脂,溶液部分则可以通过后续处理进行回收利用。
接下来,对得到的高吸水性树脂进行凝胶化处理。
将凝胶部分在特定的温度和湿度条件下,进行干燥或湿润处理,使其形成具有规则形状和可控结构的凝胶。
在干燥过程中,可以选择加热恒温箱进行低温干燥,或采用自然风干的方式进行干燥。
在湿润处理中,可以选择将凝胶放置在特定温湿度条件下的恒温箱中,进行饱和湿润处理。
对得到的高吸水性树脂进行性能测试。
使用实验室常用的测试方法,对树脂进行吸水性能、保水性能、结构稳定性、温度敏感性、机械强度等性能的测试。
通过对这些性能的测试和分析,评估树脂的吸水性能和结构稳定性,并根据测试结果进行优化和改进。
丙烯酸改性黄原胶制备高吸水性树脂及性能研究的
开题报告
题目:丙烯酸改性黄原胶制备高吸水性树脂及性能研究
摘要:高吸水性树脂是一种具有重要应用前景的新型材料,其在水
凝胶、医药、农业等领域有着广泛的应用。
本研究以黄原胶为主要原料,通过丙烯酸改性制备高吸水性树脂,并对其吸水性能、形貌、力学性能
等进行了分析和研究。
本研究对丙烯酸改性黄原胶制备高吸水性树脂有
一定的理论和实践意义。
研究背景:高吸水性树脂因其具有高吸水性、高保水性、高化学稳
定性等特点,在化工、医药、农业等领域有着广泛的应用前景。
黄原胶
作为一种天然高分子,除了在食品、化妆品等领域有着广泛应用外,其
在医疗、生物等领域中的应用也日益增加。
因此,将丙烯酸改性黄原胶
制备高吸水性树脂具有一定的研究价值和实际应用价值。
研究内容和方法:本研究的主要内容是以黄原胶为主要原料,通过
丙烯酸改性制备高吸水性树脂,探究丙烯酸改性黄原胶对所制备树脂吸
水性能、形貌、力学性能等方面的影响。
具体方法为:将丙烯酸与黄原
胶溶液进行共聚反应,制备高吸水性树脂。
通过扫描电镜、傅里叶变换
红外光谱、热重分析等手段对所制备树脂的吸水性、形貌、力学性能等
进行分析和研究。
研究意义和预期结果:本研究将为丙烯酸改性黄原胶制备高吸水性
树脂提供一定的理论和实践指导,为高吸水性树脂在化工、医药、农业
等领域的应用提供新思路和技术基础。
预期结果是制备出具有优异吸水
性能、形貌、力学性能的高吸水性树脂,并对其吸水性能、形貌、力学
性能等进行较为全面的研究和分析。
科研开发
化工科技,2008,16(2):18~19
SCIENCE &TECHNOLO GY IN CH EMICAL INDUSTR Y
收稿日期:2007212222作者简介:孙 琳(1982-),女,山东泰安人,青岛科学大学研究生,主要从事功能高分子材料理论与应用研究。
33通讯联系人。
3基金项目:山东省优秀中青年科学家科研奖励基金资助项目(2005BS09002)
小麦秸秆接枝丙烯酸制备高吸水性树脂
3
孙 琳,王存国33,刘 维,袁 涛,肖红杰
(青岛科技大学高分子科学与工程学院橡塑材料与工程教育部重点实验室,山东青岛266042)
摘 要:以N ,N ’2亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,过硫酸钾一硫代硫酸钠为引发剂,采用水溶液聚合法合成了小麦秸秆接枝丙烯酸系列高吸水树脂。
研究了单体配比、丙烯酸中和度、引发剂及交联剂用量对吸去离子水的影响。
结果表明,该树脂具有良好的吸水性能,吸收去离子水达617g/g 。
关键词:小麦秸秆;吸水树脂;丙烯酸;接枝共聚
中图分类号:O 636 文献标识码:A 文章编号:100820511(2008)022*******
高倍率吸水树脂是近30年迅速发展起来的
一种新型功能高分子材料[1~3],与传统吸水材料如硅胶等相比,高倍率吸水树脂吸水量高,可达到自身重量的数百倍至上千倍,并具有优异的保水性,即使在受压下也不易失水,因而广泛应用于农业、园艺、建筑、涂料、石油化工及卫生材料等方面[4]。
作者以小麦秸秆和丙烯酸为原料制备高吸水树脂,用正交实验法找出制备吸水树脂的最佳反应条件。
1 实验部分
1.1 原料与仪器
小麦秸秆:山东省青岛胶州产;丙烯酸(AA ),工业级:天津市巴斯夫化工有限公司;氢氧化钠:分析纯,烟台三和化学试剂有限公司;N ,N ’2亚甲基双丙烯酰胺:化学纯,默克尔精细化学品有限公司;硫代硫酸钠:分析纯,北京化工厂;过硫酸钾:分析纯,上海化学试剂总厂;1,42二氧六环:分析纯,中国上
海亨达精细化学品有限公司。
Magna750型傅立叶转换红外分光光度计:美国Nicolet 公司;高速万能粉碎机:天津市泰斯特仪器有限公司。
1.2 丙烯酸的精制
在装有温度计、毛细管、回流冷凝管的500mL 三口烧瓶中加入一定量的丙烯酸、少量阻聚
剂(对苯二酚)和沸石,在水浴中加热至80℃,反应体系经减压蒸馏,控制馏分温度在70~80℃,收集经冷凝管流出的丙烯酸液体。
1.3 高倍率吸水树脂的制备
首先将小麦秸秆加入到三颈烧瓶中,加入一定量的水,搅拌均匀,放在水浴中,在90℃下恒温搅拌,充氮气除氧后,糊化30min ,然后降到70℃下,在氮气保护下加入引发剂、单体、交联剂等,反应0.5~2h 不等,体系变粘稠后,停止搅拌并关闭氮气,取出处理后恒温干燥。
1.4 接枝共聚物的提纯
将接枝共聚物烘干、粉碎、过筛,用滤网包裹放入索氏抽提器中,用1,42二氧六环抽提48h ,除去产物中的丙烯酸均聚物,在50~60℃下烘干。
1.5 接枝产物吸水性能的测试
样品烘干后用粉碎机粉碎,筛取280~450μm 的颗粒,干燥至质量恒定后,称取0.5g 样品,放入500mL 的烧杯中并加水,到规定时间后,用280μm 的网袋过滤,至30s 后无水滴滤出为准,称取过滤物质量,该质量的2倍即该吸水树脂的吸水倍率(按每克吸水树脂的吸水克数计算)。
1.6 正交实验
选择4因素3水平进行正交实验,反应温度均为70℃。
A :单体(AA )与小麦秸秆质量比,取6∶1,7∶1,8∶1三个水平;
B :引发剂(过硫酸钾2硫代硫酸钠)与单体质量比,取0.02,0.025,0.03三个水平;
C :丙烯酸的中和度,取60%,70%,80%三个水平;
D :交联剂(N ,N’2亚甲基双丙烯酰胺)与单体质量比,取0.002,0.025,0.003三个水平。
以正交表L 9(3)4安排9个实验,实验结果直
观分析见表1。
表1 正交实验直观分析
编号A/%B C/%D 吸水率(g/g )
实验1
6∶10.02600.002523实验26∶10.025700.0025551实验36∶10.03800.003468实验47∶10.02700.003559实验57∶10.025800.002572实验67∶10.03600.0025536实验78∶10.02800.0025542实验88∶10.025700.003617实验9
8∶10.03600.002589
R 1514541.33549.33561.33R 2555.67580575.67543R 3582.67531527.33548R
68.67
49
48.34
18.33
可见高吸水树脂制备的最佳配方是A 3B 2C 2D 1,即m (麦秸秆):m (单体)=8∶1,m (引发剂):m (单体)=0.025,丙烯酸中和度70%,m (交联剂):m (单体)=0.002。
而极差反应了每个因素对实验结果的影响,可见,影响实验结果的因素为:A >B >C >D 。
2 结果与讨论
(1)丙烯酸与小麦秆的质量比对吸液率的影
响
随着单体用量增加,接枝率增大,有利于树脂
网络结构的形成,吸液倍率增加;单体用量过大会使网络结构过于紧密,吸液率下降。
(2)引发剂用量对吸液率影响
引发剂用量较少时,引发剂的分解速率较低,总的聚合速率较低,单体转化率低,所以产物的吸液率低;引发剂用量较多时,体系容易发生暴聚,
生成低分子量的聚合物较多,因此吸液率较低。
(3)丙烯酸中和度对吸液率的影响
由于丙烯酸的活性大于丙烯酸盐,丙烯酸含量高时,聚合速度快,反应不容易控制,易形成高度交联的聚合物,而中和度过高时,树脂水溶性增大,导致吸液率也较低。
(4)交联剂用量对吸液率的影响
交联剂用量过少时,交联密度小,难以形成理想的网络结构,故吸液倍率较低;随着交联剂用量的增加,聚合物网状结构形成,吸液倍率增加;当交联剂用量过大时,会导致网络结构中的交联点增多,交联密度增大,网络结构中微孔变小,吸液倍率降低。
3 结 论
用正交实验法设计实验,减少了实验次数,结果直观,实验发现制备高吸水树脂的最佳工艺条件为:单体丙烯酸与小麦秸秆质量比为8∶1、丙烯酸中和度为70%、N ,N’2亚甲基双丙烯酰胺用量为单体质量的0.2%、过硫酸钾2硫代硫酸钠的用量为单体的2.5%。
[参 考 文 献]
[1] Manabe M ,Ito T ,Kawamura H.Volumetric and t hermal
behaviors of water uptaken in superabsorbent polymer[J ].Bull Chem Soc Jpn 1992,65:2319~2322.[2] Castel D ,Richard A ,Audebert R.Swelling of anionic and
cationic starch 2based superabsorbent s in water and saline solution[J ].J Appl Polym Sci ,1990,39:11~29.[3] 杜仕国.高吸水树脂的研究进展[J ].精细石油化工,1995,
(1):57~60.[4] 邹新禧.超强吸水剂[M].北京:化学工业出版社,1991.205~206.
Preparation of superabsorbent resin by graft copolymerization
of acrylic acid onto wheat stra w
SUN Lin ,WAN G Cun 2guo ,L IU Wei ,YUAN Tao ,XIAO Hong 2jie
(S chool of Pol y mer S cience and Engi neeri n g ,Key L aboratory of R ubber 2pl astics ,M i nist ry of Ed ucation ,Qi n g dao U ni versit y of S cience an d Technolog y ,Qi n g dao 266042,Chi na )
Abstract :Superabsorbent resin was p repared by graft co 2polymerization using acrylic acid (AA )onto wheat st raw fiber wit h potassium persulfate and sodium t hio sulfate as initiator ,N ,N’2met hylene 2bis 2acylamide as cro sslinking agent ,by means of water solution copolymerization.The influences of mass ratio of mo nomers (AA )to wheat st raw ,degree of neut ralization of AA ,and t he amount of crosslinking agent and initiator o n t he aborsorbency of distilled water were st udied.The p roduct can absorb dis 2tilled water 617g per 1g.
K ey w ords :Wheat st raw ;Superabsorbent resin ;Acrylic acid ;Graft copolymerization
・
91・第2期孙 琳,等.小麦秸秆接枝丙烯酸制备高吸水性树脂 。