纖維素基吸水保水樹脂的制備及其性能研究.pdf

1、吸水保水樹脂是一種三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)聚合物,由于親水基團(tuán)的存在,具有良好的吸水和保水能力,在相對(duì)較短的時(shí)間內(nèi)能夠吸收自身重量數(shù)十至數(shù)千倍的液體,在受壓情況下仍可具有良好的保水性能,可廣泛應(yīng)用于農(nóng)林園藝、醫(yī)藥衛(wèi)生、石油化工等領(lǐng)域。然而,目前主流使用的合成系吸水保水樹脂,是以有限的石油資源為原料,生產(chǎn)成本相對(duì)較高,且不易生物降解,其大量使用必將造成環(huán)境污染等隱患。此外,天然纖維素具有來(lái)源豐富,可循環(huán)再生,易生物降解等優(yōu)點(diǎn)。為響應(yīng)我國(guó)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)政

2、策,充分合理利用自然資源,采用麻紡工業(yè)廢棄的亞麻紗線為骨架原料,合成纖維素基吸水保水樹脂因此具有重要的科學(xué)意義和環(huán)保價(jià)值。本文擬以亞麻纖維素接枝合成的吸水保水樹脂為研究對(duì)象,系統(tǒng)探求其制備方法及結(jié)構(gòu)性能。
　　 論文從均相和非均相兩個(gè)方面針對(duì)纖維素基吸水保水樹脂的合成工藝進(jìn)行研究,重點(diǎn)考察其均相聚合體系,并對(duì)優(yōu)化工藝條件下的合成產(chǎn)物進(jìn)行了性能表征。具體研究?jī)?nèi)容如下:
　　 1.亞麻纖維素非均相接枝丙烯酸吸水保水樹脂的制備

3、研究
　　 通過(guò)化學(xué)脫膠的方法從廢棄的亞麻紗線中獲取高純度的纖維素,采用水溶液接枝聚合制備纖維素基吸水保水樹脂。采用單因素實(shí)驗(yàn)分析了工藝條件對(duì)吸水保水樹脂吸水性能的影響,得出了合成溫度,單體、引發(fā)劑、交聯(lián)劑用量對(duì)產(chǎn)物的吸水率、接枝率和接枝效率的影響規(guī)律。實(shí)驗(yàn)體系下得出的最佳制備工藝條件為:反應(yīng)溫度70℃,單體、引發(fā)劑和交聯(lián)劑用量分別為5、0.1、0.04 g/g纖維素,合成時(shí)間3 h;在此條件下,得到的產(chǎn)物吸去離子水658 g/

4、g,吸自來(lái)水382 g/g,吸0.9 wt％鹽水65 g/g:纖維素接枝率和單體接枝效率分別為129.7％和32.4.％。同時(shí)測(cè)定了其在不同溫度下的保水性能:室溫(25℃)條件下自然風(fēng)干12 d,失水率25.7％,保水率74.3％;鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)30℃放置10 h,保水率81.2％,60℃放置10 h,保水率26.4％。以上數(shù)據(jù)充分說(shuō)明實(shí)驗(yàn)合成的吸水保水樹脂具有良好的保水性能。
　　 2.亞麻纖維素均相接枝丙烯酸-丙烯酰胺吸水保水

5、樹脂的制備研究
　　 在工作1的基礎(chǔ)上,將亞麻纖維素溶于氫氧化鈉/尿素(NaOH/Urea)混合溶液,并與丙烯酸和丙烯酰胺兩種單體進(jìn)行接枝共聚,采用正交實(shí)驗(yàn)和單因素法綜合分析了合成因素對(duì)吸水保水樹脂性能的影響,并對(duì)最佳制備條件下的合成產(chǎn)物在土壤中的吸水、保水、尿素吸附和釋放及可生物降解性等各項(xiàng)性能進(jìn)行了表征。結(jié)果表明:其最佳制備工藝條件為:反應(yīng)溫度70℃,單體量、引發(fā)劑和交聯(lián)劑用量分別為4、0.1、0.03 g/g纖維素,合成時(shí)

6、間3 h;在此條件下,得到的產(chǎn)物吸去離子水875 g/g,吸雨水490 g/g,吸0.9 wt％鹽水90 g/g。產(chǎn)物具有吸附尿素的功能,可在相對(duì)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)尿素緩釋。其可生物降解性優(yōu)于合成系樹脂,90天可降解47.4％。因此,該吸水保水樹脂有望作為農(nóng)林保水保肥劑進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化推廣。同時(shí)使用紅外光譜、熱重儀和掃描電鏡分析了1、2兩類產(chǎn)物的形態(tài)結(jié)構(gòu),認(rèn)為該纖維素基吸水保水樹脂的熱穩(wěn)定性良好,共聚物的組成對(duì)產(chǎn)物的分解溫度和表面形態(tài)影響較大。<