淀粉接枝的丙烯酸盐类的聚合物的合成及应用

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高吸水性树脂,其作为一种新型材料,因为具有良好的吸水性和保水性而在人们的日常生产和生活中得到了广泛的应用。 本论文主要研究了淀粉-丙烯酸系列的一元接枝和二元接枝的聚合物的制备及其吸水性能。 在一元接枝聚合物研究中,采用溶液法,以过硫酸钾为引发剂,以N,N—亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,利用部分中和的丙烯酸与淀粉聚合,并遴选最佳工艺条件制备淀粉接枝丙烯酸钾。结果表明:当丙烯酸质量为淀粉5.5倍,过硫酸钾质量为淀粉1%,丙烯酸中和液pH值为6.1,反应温度为30℃,反应时间为2h,且交联剂用量为淀粉0.065%时。可以获得吸收蒸馏水倍数为387倍的高吸水性树脂。 在一元接枝的最佳反应条件下,通过比较玉米淀粉、木薯淀粉、土豆淀粉、地瓜淀粉、小麦淀粉分别接枝丙烯酸盐发现:玉米淀粉合成的吸水树脂,吸水性能明显优于其它淀粉。 在二元接枝聚合物研究中,以过硫酸钾为引发剂,以N,N—亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,将玉米淀粉与丙烯酰胺/丙烯酸在水溶液中聚合制备高吸水性树脂。结果表明:当m(AM)/m(AA)(m(丙烯酰胺)/m(丙烯酸))为1:24,单体总用量为12g,反应温度为50℃,反应时间为2h,丙烯酸中和度为94%,引发剂用量0.02g,交联剂用量为0.0015g时,可以获得吸收蒸馏水倍数为699倍的高吸水性树脂。 在二元接枝的最佳反应条件下,通过比较玉米淀粉、木薯淀粉、土豆淀粉、地瓜淀粉、小麦淀粉分别接枝丙烯酸盐发现:玉米淀粉合成的吸水树脂,吸水性能明显优于其它淀粉。 同时在二元接枝聚合反应中,采用微波辐射进行了水溶液聚合研究,讨论了反应时间和反应温度的影响。结果表明:当反应时间为1.5小时,反应温度为35℃时,可以获得吸收蒸馏水倍数为711倍的高吸水性树脂。 对合成产物进行观察并表征。采用红外光谱、扫描电镜等手段对传统条件下和微波条件下合成的高吸水树脂进行了结构及形貌表征,证实了本文的合成工艺能够使共聚单体顺利接枝到淀粉母链中,产物为淀粉与丙烯酰胺/丙烯酸的共聚物,并且发现微波合成具有一定的优势。扫描电镜图清晰地显示出了各共聚物的表面形态与特征。 通过与传统条件下合成条件的对比发现,微波条件下明显耗能降低,反应时间缩短,合成工艺装置简化,无需保护气,且产物吸水、保水性能普遍略高于传统条件产物,具有良好的科研价值和应用潜力。 实验室应用实验表明向土壤中添加吸水树脂更能有效提高土壤保水能力。随着吸水树脂用量的增加,土壤含水量增大,抑蒸发能力也增强,体积膨胀率增大,但不会影响作物生长。
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