保水劑制備工藝開發(fā)及機(jī)理研究.pdf

1、高吸水性樹脂是一種交聯(lián)度很低、不溶于水、高水膨脹性的高分子化合物,是近年來(lái)發(fā)展的一種新型節(jié)水技術(shù)。將其應(yīng)用于土壤中,可以很好地把植物生長(zhǎng)所需要的水分和養(yǎng)分吸收保存起來(lái),干旱季節(jié)通過(guò)緩釋作用能有效地供給作物。保水劑不僅可以提高水資源利用率,也能大大提高肥料的利用率。
　　針對(duì)我國(guó)農(nóng)業(yè)干旱缺水問(wèn)題和高吸水性樹脂的研究現(xiàn)狀,本實(shí)驗(yàn)分別用微波和化學(xué)兩種引發(fā)方式對(duì)淀粉接枝丙烯酸鈉反應(yīng)體系進(jìn)行了研究,并對(duì)其中的影響因素如淀粉質(zhì)量、丙烯酸中和度

2、、微波功率(反應(yīng)溫度)、反應(yīng)時(shí)間、引發(fā)劑用量和離子樹脂用量等設(shè)計(jì)了正交實(shí)驗(yàn),進(jìn)行了規(guī)律總結(jié)和工藝優(yōu)化,并考察了產(chǎn)品的微觀結(jié)構(gòu)、失水性能、熱穩(wěn)定性和應(yīng)用效果,主要研究結(jié)果如下:(1)與化學(xué)引發(fā)體系相比,微波引發(fā)體系各因素的影響情況要復(fù)雜的多,但是微波引發(fā)所需時(shí)間極短,且產(chǎn)品性能更優(yōu)越。(2)最佳工藝條件:微波引發(fā)(淀粉質(zhì)量1.00g,丙烯酸中和度85％,微波功率150W,反應(yīng)時(shí)間150s,引發(fā)劑用量0.9％,離子樹脂用量1.00g),化學(xué)

3、引發(fā)(淀粉質(zhì)量1.00g,丙烯酸中和度65％,反應(yīng)溫度45℃,反應(yīng)時(shí)間2h,引發(fā)劑用量0.6％,離子樹脂的質(zhì)量0.20g)。并對(duì)產(chǎn)品的重復(fù)使用性能進(jìn)行測(cè)定,使用三次,吸水倍率和吸鹽倍率仍能達(dá)到50％以上,重復(fù)使用效果較好。(3)在我國(guó)具有代表性的五個(gè)城市鄭州、廣州、蘭州、哈爾濱和拉薩模擬大氣中,微波引發(fā)產(chǎn)品失水趨勢(shì)基本符合數(shù)學(xué)參數(shù)模型:(?)=360.55587-6.12361X+0.024752X~2(?)=0.99828(X表示時(shí)間

4、,Y表示質(zhì)量);化學(xué)引發(fā)產(chǎn)品失水趨勢(shì)基本符合數(shù)學(xué)參數(shù)模型:(?)=214.69617-4.83159X+0.02783X~2(?)=0.9942(X表示時(shí)間,Y表示質(zhì)量)。保水劑的失水率與時(shí)間的相關(guān)性在顯著水平以上,其與時(shí)間呈一元二次方程關(guān)系,且相關(guān)性良好。(4)通過(guò)對(duì)產(chǎn)品的紅外譜圖分析,得出了該反應(yīng)過(guò)程是一個(gè)接枝自交聯(lián)的過(guò)程,并證明了保水劑的結(jié)構(gòu)基團(tuán)O—C=O。(5)通過(guò)對(duì)產(chǎn)品的差動(dòng)熱分析,確定了產(chǎn)品的使用環(huán)境溫度不能超過(guò)90℃;在最