機(jī)械活化甘蔗渣接枝丙烯酸制備高吸水樹(shù)脂.pdf

1、高吸水性樹(shù)脂是一種新型功能高分子材料，廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生、建筑材料、食品工業(yè)和日用化工等領(lǐng)域。目前，由于纖維素具有可再生性和豐富的含量以及無(wú)毒、可降解、對(duì)環(huán)境友好等特點(diǎn)，以纖維素尤其以天然纖維素進(jìn)行化學(xué)改性合成高吸水樹(shù)脂受到廣泛的關(guān)注。但天然纖維素呈微晶結(jié)構(gòu)，受木素和半纖維素的封閉保護(hù)作用，降低了其反應(yīng)活性，限制其所合成吸水樹(shù)脂的性能。因此，研究如何提高天然纖維素的反應(yīng)活性，改善天然纖維素合成吸水樹(shù)脂的性能變得尤為重要。采用

2、自制攪拌磨對(duì)甘蔗渣進(jìn)行機(jī)械活化，以機(jī)械活化甘蔗渣與丙烯酸在水溶液中進(jìn)行接枝共聚反應(yīng)，合成高吸水樹(shù)脂。主要研究?jī)?nèi)容為：（1）考察機(jī)械活化時(shí)間對(duì)甘蔗渣接枝共聚反應(yīng)的接枝率（GR）和接枝效率（GE）的影響。采用掃描電子顯微鏡（SEM）、紅外光譜（FTIR）、X-射線衍射儀（XRD）及差示掃描量熱儀（DSC）對(duì)機(jī)械活化甘蔗渣及其接枝共聚產(chǎn)物進(jìn)行表征分析，探討機(jī)械活化對(duì)甘蔗渣與丙烯酸接枝共聚反應(yīng)的強(qiáng)化機(jī)理。（2）在上述基礎(chǔ)上，加入引發(fā)劑N-N’亞

3、甲基雙丙烯酰胺合成高吸水樹(shù)脂，以吸水率為評(píng)價(jià)指標(biāo)，考察機(jī)械活化時(shí)間、甘蔗渣顆粒大小、單體與甘蔗渣的用量比、引發(fā)劑濃度、交聯(lián)劑用量、丙烯酸的中和度、反應(yīng)時(shí)間和反應(yīng)溫度等因素對(duì)所合成樹(shù)脂的吸水性能的影響。并探討各因素的影響機(jī)理。（3）考察外部環(huán)境如溫度、pH值、電解質(zhì)的濃度和種類等對(duì)樹(shù)脂溶脹平衡的影響。研究樹(shù)脂凝膠的保水性、在去離子水中的溶脹動(dòng)力學(xué)以及去離子水在樹(shù)脂凝膠中擴(kuò)散行為。
　　 通過(guò)上述研究，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果和理論分析，得到如

4、下主要結(jié)論：
　　 （1）機(jī)械活化打破了甘蔗渣中木素對(duì)纖維素的封閉作用，打斷了纖維素分子中的氫鍵連接，分裂了束狀纖維，降低了纖維素結(jié)晶度，增加了纖維素的內(nèi)能，提高了甘蔗渣纖維素的反應(yīng)活性，使GR和GE分別從未活化甘蔗渣的111.07、75.01％提高到甘蔗渣活化2.0h后的148.08和84.5％。
　　 （2）甘蔗渣接枝丙烯酸合成高吸水樹(shù)脂的適宜條件為：甘蔗渣活化時(shí)間為1.5h、甘蔗渣與丙烯酸的用量比為8：1、甘蔗渣粒

5、徑為80-120目之間、交聯(lián)劑用量2.50mL、引發(fā)劑濃度為0.045mol·L-1、丙烯酸的中和度為85％、反應(yīng)溫度50℃、反應(yīng)時(shí)間2.0h。在此條件下合成的樹(shù)脂吸去離子水率為1294g·g-1，吸鹽水（0.9％ NaCl水溶液）率為142g·g-1。而相同條件下未活化甘蔗渣所制備的樹(shù)脂的吸水率和吸鹽水率僅為798和82g·g-1。
　　 （3）樹(shù)脂凝膠的溶脹過(guò)程為吸熱過(guò)程，樹(shù)脂的吸水率受溫度的影響較小，可以在較寬溫度范圍內(nèi)使

6、用；在電解質(zhì)溶液中，隨著溶液濃度增加，樹(shù)脂吸水率下降，對(duì)于相同濃度的電解質(zhì)溶液，金屬離子的半徑和所帶電荷數(shù)越大，樹(shù)脂的吸水率越低；樹(shù)脂在中性范圍內(nèi)使用，能發(fā)揮較高吸水性能，強(qiáng)酸性或強(qiáng)堿性條件下，吸水性能下降。相比未活化甘蔗渣所制備的樹(shù)脂，活化1.5h甘蔗渣所合成的樹(shù)脂含有較多的親水基團(tuán)-COOH和-COO-，因而具有較好的保水性。在去離子水中樹(shù)脂凝膠的溶脹呈一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型，即Qt=Qe（1-e-kt），而去離子水在樹(shù)脂凝膠中的擴(kuò)散呈非菲