微波合成多聚糖基高吸水樹脂及其保水與控釋研究.pdf

1、高吸水樹脂是一類超強吸水材料，其吸水溶脹后形成的水凝膠對其中的水(或水溶液)具有一定的保持性能，這些性能被廣泛應(yīng)用于衛(wèi)生保健、農(nóng)林園藝、工業(yè)防漏、環(huán)保重金屬污水的處理、國防建設(shè)等領(lǐng)域。但是，目前高吸水樹脂在合成工藝及應(yīng)用基礎(chǔ)研究方面存在很多問題，主要表現(xiàn)在溶液聚合產(chǎn)品的吸水溶脹率和溶解率之間的矛盾難以解決，產(chǎn)品性能的評價不標(biāo)準(zhǔn)，保水機理等應(yīng)用基礎(chǔ)研究不充分等方面；這些問題的解決對高吸水樹脂的生產(chǎn)、應(yīng)用與開發(fā)將會起到重要的推動作用。

2、 本文采用微波輻射合成技術(shù)，對淀粉和纖維素等多聚糖基高吸水樹脂的合成工藝進(jìn)行了系統(tǒng)研究，結(jié)果表明，微波功率和輻射時間可對高吸水樹脂產(chǎn)物的吸水溶脹率和溶解率產(chǎn)生顯著影響，微波輻射在促進(jìn)溶液聚合反應(yīng)體系凝膠化后的進(jìn)一步交聯(lián)方面具有一定的優(yōu)勢。相對于傳統(tǒng)加熱聚合方式，采用微波輻射合成淀粉接枝丙烯酸鈉高吸水樹脂，可以在85～90W的功率范圍內(nèi)，將反應(yīng)時間縮短至10min左右，并能保證溶解率在低于10％的前題下，獲得吸水溶脹率在600g/g以上

3、的產(chǎn)物；通過在反應(yīng)體系中引入高反應(yīng)活性的丙烯酰胺，實現(xiàn)了纖維素基高吸水樹脂的微波合成，在136W的功率下輻射9min，可得到溶解率只有7.4％，吸水溶脹率為680g/g的纖維素基高吸水樹脂產(chǎn)物，解決了纖維素基高吸水樹脂生產(chǎn)效率低下的問題。 本文提出以高吸水樹脂水凝膠的脫水附加能為其保水性能的評價指標(biāo)，建立了通過測定一定真空度下水凝膠體系的相對濕度來獲得水凝膠脫水附加能信息的實驗方法，并在此基礎(chǔ)上，對高吸水樹脂水凝膠的粒徑、結(jié)構(gòu)組

4、成、溶脹率等影響因素與其保水性能之間的關(guān)系進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)高吸水樹脂的溶脹率與高分子鏈上的電荷密度對其水凝膠的保水性能皆有顯著影響，但溶脹率的影響更為顯著(置信率為99％)。 本文通過對水凝膠中水份散失過程的熱力學(xué)分析，揭示出高吸水樹脂的保水特性源于其水凝膠脫水時所需的收縮功，進(jìn)而解釋了其在加熱和真空狀態(tài)下保水效果更顯著的原因，以及水凝膠的相變溫度低于水及水溶液的沸點的現(xiàn)象。 本文的研究結(jié)果表明，將尿素吸收在水凝膠中可以

5、顯著降低尿素的淋失率(原態(tài)尿素顆粒淋失率高達(dá)96.9％時，凝膠中尿素的淋失率為41.6％)；同時還發(fā)現(xiàn)，凝膠中尿素的擴(kuò)散釋放速率與表征高吸水樹脂水凝膠保水性能的綜合指標(biāo)脫水能和凝膠的尺寸大小有著更好的相關(guān)性；凝膠中尿素的釋放速率的調(diào)節(jié)要綜合考慮溶脹率大小和凝膠網(wǎng)絡(luò)均勻性等因素。 本文還在對實驗現(xiàn)象進(jìn)行分析總結(jié)的基礎(chǔ)上，通過量綱分析，分別建立了水凝膠中水份散失速率、尿素的釋放速率與高吸水樹脂結(jié)構(gòu)組成、外部環(huán)境條件等影響因素之間的因