水溶液法制備丙烯酸類吸水性樹脂課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　專業(yè)方向課程設(shè)計(jì)</b></p><p>　　題 目： 水溶液法制備丙烯酸類吸水性樹脂課程設(shè)計(jì) </p><p>　　學(xué) 院： 化學(xué)化工學(xué)院 </p><p>　　課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù)

2、 書</p><p>　課程設(shè)計(jì)題目：水溶液法制備丙烯酸類吸水性樹脂</p><p>　課程設(shè)計(jì)內(nèi)容及設(shè)計(jì)要求：1.查閱文獻(xiàn)資料，了解聚丙烯酸類吸水性樹脂的研究進(jìn)展，了解水溶液法的原理、方法，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，提交開(kāi)題報(bào)告；2.以水溶液法制備聚丙烯酸類吸水性樹脂，通過(guò)系列實(shí)驗(yàn)探索實(shí)驗(yàn)條件，作好實(shí)驗(yàn)的詳細(xì)真實(shí)記錄并及時(shí)小結(jié)分析；3.精選實(shí)驗(yàn)樣品進(jìn)行吸水性能測(cè)試，并進(jìn)行有關(guān)表征；4.歸納、分析總結(jié)

3、實(shí)驗(yàn)研究數(shù)據(jù)，撰寫課程設(shè)計(jì)論文；</p><p>　三．課程設(shè)計(jì)時(shí)間安排： 6 月 18 日至 6 月 29 日</p><p>　第 18 周查閱文獻(xiàn)，了解聚丙烯酸類吸水性樹脂的研究進(jìn)展，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，并開(kāi)始實(shí)驗(yàn)研究。</p><p>　第 19 周繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，精選實(shí)驗(yàn)樣品并進(jìn)行測(cè)試，歸納總結(jié)寫出課程設(shè)計(jì)論文。</p&g

4、t;<p>　主要參考資料：</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　1.摘要-------------------------------------------------------------------------------------------------------1</p><p>　

5、　2.關(guān)鍵詞----------------------------------------------------------------------------------------------------1</p><p>　　3.前言--------------------------------------------------------------------------------------

6、-----------------1</p><p>　　4.實(shí)驗(yàn)----------------------------------------------------------------------------------------------------1~3</p><p>　　4．1實(shí)驗(yàn)材料 -----------------------------------------

7、---------------------1</p><p>　　4．1．1主要實(shí)驗(yàn)材料和試劑-------------------------------------------------1~2</p><p>　　4．1．2主要大型實(shí)驗(yàn)儀器---------------------------------------------------2</p><p>

8、　　4.2 實(shí)驗(yàn)方法------------------------------------------------------------2~3</p><p>　　4．2．1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)----------------------------------------------------------2</p><p>　　4．2．2 合成方法----------------------

9、-----------------------------------2~3</p><p>　　結(jié)果與討論-------------------------------------------------------------------------------------------3~6</p><p>　　5．1 引發(fā)劑用量對(duì)樹脂吸水倍率的影響------------------

10、-------------------5~6</p><p>　　5．2 還原劑用量對(duì)樹脂吸水倍率的影響---------------------------------------6</p><p>　　5．3交聯(lián)劑用量對(duì)樹脂吸水倍率的影響---------------------------------------6~7</p><p>　　5．4起始反應(yīng)溫度對(duì)

11、樹脂吸水倍率的影響---------------------------------------7</p><p>　　6.結(jié)論-------------------------------------------------------------------------------------------------------8</p><p>　　7.參考文獻(xiàn)-----------

12、--------------------------------------------------------------------------------------8</p><p>　　1 摘要:高吸水性樹脂是一類重要的部分交聯(lián)聚合材料，高吸水性樹脂的制備是多種多樣的，商業(yè)上，高吸水性聚合物主要以丙烯酸作為主要成分來(lái)生產(chǎn)的。本實(shí)驗(yàn)運(yùn)用溶液聚合法，采用丙烯酸，氫氧化鈉作為主要反應(yīng)試劑．并添加過(guò)硫酸銨(引

13、發(fā)劑)；亞硫酸氫鈉(還原劑)；N,N-亞甲基雙丙烯酸酰胺(交聯(lián)劑)制取丙烯酸類高吸水性樹脂，并研究了引發(fā)劑用量、還原劑用量、交聯(lián)劑用量、起始溫度四個(gè)因素，進(jìn)行四組測(cè)定自來(lái)水吸水速率的實(shí)驗(yàn)，找出最優(yōu)條件。</p><p>　　Abstract：Superabsorbent resin is a kind of important part of crosslinking polymer materials，The

14、preparation of superabsorbent resin are diverse，in business, with high water absorbability polymer main as the main ingredients to acrylic production.This experiment using solution polymerization, using acrylic acid, sod

15、ium hydroxide as the main reaction reagent. And add ammonium persulfate (initiator);Aw (reductant); N, N-methylene double acrylic acid amides (crosslinking agent) production of acrylic</p><p>　　2 關(guān)鍵詞：丙烯酸類吸水

16、性樹脂；溶液聚合法；吸水性；丙烯酸</p><p>　　Keywords: Acrylic kind of absorbent resin; Solution polymerization; Water imbibition; acrylic</p><p>　　3 前言：吸水性樹脂是一種典型的功能高分子材料,其吸水速度快、吸量大, 可在幾分鐘甚至幾秒鐘內(nèi)吸入達(dá)自身質(zhì)量數(shù)百倍的水, 受壓

17、后, 水也不會(huì)被釋放出來(lái)。其還具有緩釋、吸附、吸濕放濕作用, 因而應(yīng)用廣泛。目前, 國(guó)內(nèi)外吸水樹脂主要有丙烯腈、丙烯酸、丙烯酰胺等系列產(chǎn)品。其中丙烯腈類吸水樹脂水解物吸水率高, 但工藝復(fù)雜, 殘余氰基有毒； 丙烯酰胺類吸水樹脂耐鹽性高, 但吸水率低; 丙烯酸類吸水樹脂除了具備高吸水率等基本性能外, 其原料來(lái)自工業(yè)丙烯酸, 生產(chǎn)成本相對(duì)較便宜, 工藝較簡(jiǎn)便, 且產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。所以,丙烯酸類吸水樹脂在世界高吸水樹脂市場(chǎng)中占主導(dǎo)地位。<

18、/p><p><b>　　4 實(shí)驗(yàn)</b></p><p><b>　　4.1 實(shí)驗(yàn)材料 </b></p><p>　　4.1.1主要實(shí)驗(yàn)材料和試劑</p><p>　　丙烯酸 工業(yè)品 氫氧化鈉 分析純 </p><p>　　過(guò)

19、硫酸銨 分析純 亞硫酸氫鈉 分析純 </p><p>　　N，N一亞甲基雙丙烯酸銨 分析純 </p><p>　　4.1.2主要實(shí)驗(yàn)儀器</p><p>　　電動(dòng)攪拌機(jī)調(diào)速器 恒溫油浴 電子天平 電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱</p><p&

20、gt;<b>　　4.2 實(shí)驗(yàn)方法</b></p><p><b>　　4.2.1試驗(yàn)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　本實(shí)驗(yàn)運(yùn)用溶液聚合法，該方法制作簡(jiǎn)單，環(huán)保無(wú)污染；采用丙烯酸作為主要反應(yīng)試劑，氫氧化鈉作為反應(yīng)助劑，生成共聚型的高分子吸水性樹脂；并添加過(guò)硫酸銨作為引發(fā)劑，形成三聚物；亞硫酸氫鈉作為還原劑，N，N一亞甲基雙丙烯酸酰胺作為交聯(lián)劑制

21、取聚丙烯酸類高分子吸水性樹脂。</p><p>　　本實(shí)驗(yàn)采用自然過(guò)濾法：Q=W2/W1,W1一干凝膠質(zhì)量(g)，W2一吸水后凝膠質(zhì)量(g)，Q一吸水倍率(g/g)</p><p>　　然后通過(guò)分別改變六個(gè)因素，進(jìn)行六組測(cè)定自來(lái)水吸水速率的實(shí)驗(yàn)。每組實(shí)驗(yàn)中不斷改變其中一個(gè)因素，固定其它五個(gè)因素，找出每組中得到吸水倍率最高的因素，最后得到最優(yōu)條件。</p><p>&

22、lt;b>　　4.2.2合成方法</b></p><p>　　將a1g氫氧化鈉溶于a2mL水中至完全溶解，加入a3g 丙烯酸試劑與之混合中和至pH7.0-7.5，待溶液充分混合。然后分別加入過(guò)硫酸鉀 a4 g，N，N-亞甲基雙丙烯酸酰胺 a5 g?；靹蚝蠹尤肴谄?，放入恒溫水浴恒溫后加熱進(jìn)行反應(yīng)。</p><p>　　待反應(yīng)完成后，降溫取出產(chǎn)品，放入干燥箱干燥后取有效部

23、分稱量W1，放入燒杯中進(jìn)行吸水測(cè)試，待吸水飽和后，取出進(jìn)行稱量W2。測(cè)其吸水倍率Q：</p><p>　　Q=W2/W1；W1：干凝膠質(zhì)量(g)，W2：吸水后凝膠質(zhì)量(g)，Q：吸水倍率(g/g)</p><p><b>　　5 結(jié)果與討論</b></p><p>　　5.1 引發(fā)劑用量對(duì)樹脂吸水倍率的影響</p><p&

24、gt;　　圖5-1引發(fā)劑用量對(duì)樹脂吸水的影響</p><p>　　從圖5-l中可以看出，引發(fā)劑用量增加，凝膠形成時(shí)間明顯降低，產(chǎn)物吸水率出現(xiàn)峰值，在引發(fā)劑量為0．64 g時(shí)吸水率達(dá)到最大． 這是因?yàn)橐l(fā)劑用量少，活性中心少，聚合速度慢，導(dǎo)致了交聯(lián)度的降低，吸液率減少；如果引發(fā)劑量太多，則聚合速度太快，副交聯(lián)反應(yīng)增加，導(dǎo)致交聯(lián)度過(guò)大，吸液率也降低。</p><p>　　5.2 還原劑用量對(duì)樹

25、脂吸水倍率的影響</p><p>　　圖5-2還原劑用量對(duì)樹脂吸水的影響</p><p>　　從圖5—2中可以看出隨著還原劑用量的增加，吸水倍率先升高后降低，當(dāng)還原劑用量為1．2g時(shí)，吸水倍率達(dá)到最高，當(dāng)還原劑過(guò)低，引發(fā)劑分解過(guò)快，反應(yīng)無(wú)法控制，造成暴聚，粘壁現(xiàn)象；當(dāng)還原劑用量過(guò)高，自由基分解速度低，只有當(dāng)還原劑用量為1．2 g時(shí)反應(yīng)平穩(wěn)，放熱溫和，無(wú)暴聚和粘壁現(xiàn)象。</p>

26、<p>　　5.3 交聯(lián)劑用量對(duì)樹脂吸水倍率的影響</p><p>　　圖5-3交聯(lián)劑用量對(duì)樹脂吸自來(lái)水的影響。</p><p>　　從圖5—3中所示隨著交聯(lián)劑用量的增加，吸圖蛐起始反應(yīng)溫度對(duì)樹脂吸自來(lái)水的影響水倍率一直降低，當(dāng)交聯(lián)劑用量為0．16g時(shí)，吸水倍率達(dá)到最高，為990g／g。交聯(lián)劑用量繼續(xù)增加時(shí)吸水倍率不斷降低。交聯(lián)劑用量的大小，決定了樹脂空間網(wǎng)絡(luò)的大小，從而對(duì)樹脂

27、的吸液率有很大影響?？梢钥闯?，交聯(lián)劑用量過(guò)低時(shí)，交聯(lián)度較低，聚合物部分溶解，吸液率很低；交聯(lián)劑用量過(guò)高時(shí)，由于樹脂交聯(lián)密度過(guò)大，空間網(wǎng)絡(luò)小，吸液率也減小。當(dāng)交聯(lián)劑用量占單體量為0.005％時(shí)，由于形成交聯(lián)適宜的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，因此吸液率達(dá)到最大。</p><p>　　5.4 起始反應(yīng)溫度對(duì)樹脂吸水倍率的影響</p><p>　　圖5-4起始反應(yīng)溫度對(duì)樹脂吸水的影響</p>&l

28、t;p>　　從圖5-4中可以隨著反應(yīng)溫度的上升，吸水倍率先增大隨后一直減小，反應(yīng)溫度為40℃時(shí)，吸水倍率達(dá)到最高。當(dāng)反應(yīng)溫度再增加，吸水倍率一直下降。聚合溫度太高，反應(yīng)速度過(guò)快，易造成暴聚，造成產(chǎn)物粘連，貼壁現(xiàn)象。聚合溫度過(guò)低，則聚合反應(yīng)速度較慢，聚合時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，聚合效率低。</p><p><b>　　6 結(jié)論</b></p><p>　　本實(shí)驗(yàn)就水溶液法合成

29、丙烯酸類高吸水性樹脂的影響因素進(jìn)行了探索，對(duì)合成高吸水性樹脂進(jìn)一步研究有著十分重要的意義。此方法合成的產(chǎn)品活性高，耐鹽性好，制作簡(jiǎn)單。產(chǎn)品使用后長(zhǎng)期置于空氣中能夠自行降解，綠色環(huán)保，無(wú)毒。產(chǎn)品有廣泛用途，并且市場(chǎng)前景好。</p><p>　　通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定了采用水溶液法用丙烯酸合成高吸水性樹脂的最優(yōu)工藝條件。丙烯酸作為主要反應(yīng)試劑，氫氧化鈉作為助劑，并添加過(guò)硫酸銨(引發(fā)劑)；亞硫酸氫鈉(還原劑)；N，N一亞甲基雙丙

30、烯酸酰胺(交聯(lián)劑)制取聚丙烯酸類高吸水性脂。當(dāng)在引發(fā)劑用量為0．64g；還原劑用量為1．20g；當(dāng)交聯(lián)劑的用量為0．16g；起始反應(yīng)溫度為40℃，對(duì)水的吸水倍率最高。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　【1】陳伊凡，朱靖.丙烯酸系高吸水性樹脂的合成研究 化工中間體.2009,06:57-61.【2】鄒新禧．超強(qiáng)吸水劑 北京化學(xué)工業(yè)出

31、版社，2002．1:284-296</p><p>　　【3】戴長(zhǎng)華．世界高吸水性樹脂發(fā)展現(xiàn)狀 化工商品科技情報(bào)，1996，(4)：49-50．</p><p>　　【4】莊志軍，羅志臣，齊志國(guó)，張麗.水溶液法合成丙烯酸系高吸水性樹脂 吉林化工學(xué)院學(xué)報(bào).2006,23(3):13-16.水【</p><p>　　【5】張新民, 游慶紅, 徐虹. 生物可降解型聚谷