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,由于親水基團的存在,具有良好的吸水和保水能力,在相對較短的時間內(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,天然纖維素具有來源豐富,可循環(huán)再生,易生物降解等優(yōu)點。為響應(yīng)我國發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟政

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方面針對纖維素基吸水保水樹脂的合成工藝進(jìn)行研究,重點考察其均相聚合體系,并對優(yōu)化工藝條件下的合成產(chǎn)物進(jìn)行了性能表征。具體研究內(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。采用單因素實驗分析了工藝條件對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)劑用量對產(chǎn)物的吸水率、接枝率和接枝效率的影響規(guī)律。實驗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.％。同時測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)充分說明實驗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,采用正交實驗和單因素法綜合分析了合成因素對吸水保水樹脂性能的影響,并對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

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,可在相對長的時間內(nèi)實現(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,共聚物的組成對產(chǎn)物的分解溫度和表面形態(tài)影響較大。<