小麦秸秆接枝高吸水树脂的合成与性能研究

【摘要】：不可再生资源的日益枯竭和白色污染给环境带来的损害，让人们对能源的开发利用转向了地球上最丰富的可再生资源，天然高分子物质纤维素经过加工改性，具有不同的功能特性，能够满足各行的需求。纤维素材料的功能化利用，已经成为天然高分子材料的发展趋势和研究热点。 本论文首先利用马来酸酐与小麦秸秆分子中羟基的开环反应，在小麦秸秆分子上引入碳碳双键，达到增加小麦秸秆与烯类单体共聚反应活性的目的，然后以过硫酸铵和亚硫酸氢钠为氧化还原引发剂，用马来酸酐改性小麦秸秆与丙烯酸/丙烯酰胺通过水溶液接枝共聚制备新型改性小麦秸秆复合高吸水树脂，探讨了交联剂用量、引发剂用量、丙烯酸与丙烯酰胺质量比及马来酸酐改性秸秆用量对改性小麦秸秆复合高吸水树脂吸水倍率、吸盐率、吸水速率、保水性能和凝胶强度的影响，并通过光学显微镜、红外光谱、XRD衍射、SEM、TGA对秸秆复合高吸水树脂的形貌、结构和热性能进行分析，得到了吸水性能、吸盐性能、保水性能和凝胶强度优良的改性小麦秸秆复合高吸水树脂。主要研究结果如下： 1.马来酸酐接枝改性小麦秸秆工艺的最佳条件为：马来酸酐含量（以小麦秸秆质量计）为70%，反应时间4h时，反应温度95℃，得到的马来酸酐接枝产物羧基化率近20%。 2.交联剂用量为0.3%，引发剂用量为1.6%，单体比例（AA:AM）为60：40，改性小麦秸秆用量为10%，可得到吸水倍率高达781g/g,吸盐率为47g/g的改性小麦秸秆复合高吸水树脂。 3、随着交联剂用量的增加，秸秆复合高吸水树脂凝胶强度不断增大，吸水倍率、吸盐率和保水率呈现先增后降的趋势，交联剂含量为0.3%时吸水倍率和吸盐率最大值。 4、随着引发剂用量增加，秸秆复合高吸水树脂吸水倍率、吸盐率和凝胶强度呈现先增后降的趋势，引发剂用量为1.6%时吸水倍率、吸盐率和凝胶强度达到最大值。 5、随着AA/AM比例的增加，高吸水树脂的吸水倍率逐渐增大、吸盐率逐渐减小，保水性呈逐渐增大趋势，而凝胶强度呈现先增后降的趋势。 6、随着马来酸酐改性秸秆含量的增加，高吸水树脂的吸水倍率、吸盐率和凝胶强度均先呈现先增后降的趋势。 7、采用FTIR、XRD对小麦秸秆纤维及马来酸酐接枝改性小麦秸秆进行结构表征，证实马来酸酐与小麦秸秆发生了接枝反应，证实了改性小麦秸秆复合高吸水树脂的结构。 8、SEM表明马来酸酐改性秸秆复合高吸水树脂表面布满了微孔，具有大量的凹槽和空隙，有利于水分子快速渗透扩散进入高吸水树脂颗粒的内部，提高树脂的吸水速度。 【关键词】：小麦秸秆 马来酸酐 溶液聚合 高吸水树脂 吸水倍率 吸盐率
【学位授予单位】：成都理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TQ324.8
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-24
• 1.1 高吸水树脂的概述11-13
• 1.1.1 国外研究进展11-12
• 1.1.2 国内研究进展12-13
• 1.1.3 高吸水树脂的发展趋势13
• 1.2 高吸水树脂的分类与合成方法13-16
• 1.2.1 高吸水树脂的分类13-14
• 1.2.2 高吸水树脂的合成方法14-16
• 1.3 高吸水树脂的开发应用16-17
• 1.3.1 农业方面的应用16
• 1.3.2 医疗卫生方面的应用16-17
• 1.3.3 土木建筑方面的应用17
• 1.3.4 石油工业中的应用17
• 1.3.5 其他领域的应用17
• 1.4 高吸水树脂的结构和吸水机理17-20
• 1.4.1 高吸水树脂的分子结构17-18
• 1.4.2 高吸水树脂的物理结构18
• 1.4.3 高吸水树脂的吸水机理18-20
• 1.5 高吸水树脂的性能改进方法20-21
• 1.5.1 改善吸水能力20-21
• 1.5.2 提高吸水速率21
• 1.6 秸秆复合高吸水树脂的研究进展21-22
• 1.7 选题依据22-24
• 第2章 纤维素的改性与纤维素的接枝共聚原理24-30
• 2.1 纤维素的结构与性质24-26
• 2.1.1 纤维素的结构24-25
• 2.1.2 纤维素的性质25-26
• 2.2 纤维素的改性26-27
• 2.2.1 纤维素改性的基本原理26-27
• 2.2.2 马来酸酐接枝改性麦秆纤维27
• 2.3 纤维素接枝共聚反应27-30
• 2.3.1 自由基引发27-29
• 2.3.2 MBAA 的交联反应29-30
• 第3章 马来酸酐改性小麦秸秆的研究30-38
• 3.1 技术路线30-31
• 3.2 实验药品与设备31
• 3.3 实验仪器设备31
• 3.4 马来酸酐改性小麦秸秆的制备31-32
• 3.5 马来酸酐改性小麦秸秆羧基化率的测定32
• 3.6 结构表征32-33
• 3.6.1 FTIR 红外表征32-33
• 3.6.2 X 射线衍射仪33
• 3.7 结果与讨论33-37
• 3.7.1 反应时间对马来酸酐改性小麦秸秆羧基化率的影响33-34
• 3.7.2 反应温度对马来酸酐改性小麦秸秆羧基化率的影响34-35
• 3.7.3 马来酸酐用量对马来酸酐改性小麦秸秆羧基化率的影响35-36
• 3.7.4 马来酸酐改性小麦秸秆的结构表征36-37
• 3.8 本章小结37-38
• 第4章 小麦秸秆复合高吸水树脂的合成与性能研究38-56
• 4.1 实验药品与规格38
• 4.2 实验仪器设备38-39
• 4.3 合成路线39
• 4.4 小麦秸秆复合高吸水树脂的制备39-40
• 4.4.1 单体溶液的配制39-40
• 4.4.2 高吸水树脂的合成40
• 4.5 小麦秸秆复合高吸水树脂的性能测试40-42
• 4.5.1 吸水率的测定40
• 4.5.2 吸水速率的测定40-41
• 4.5.3 保水性能的测定41
• 4.5.4 吸盐率的测定41
• 4.5.5 凝胶强度的测定41-42
• 4.6 结构表征42
• 4.7 结果与分析42-55
• 4.7.1 交联剂用量对秸秆复合高吸水树脂性能的影响42-45
• 4.7.2 引发剂用量对秸秆复合高吸水树脂性能的影响45-47
• 4.7.3 AA/AM 质量比对秸秆复合高吸水树脂性能的影响47-49
• 4.7.4 秸秆用量对秸秆复合高吸水树脂的性能影响49-50
• 4.7.5 未改性小麦秸秆与改性小麦秸秆实验对比研究50-51
• 4.7.6 光学显微镜下的高吸水树脂51-52
• 4.7.7 改性小麦秸秆复合高吸水树脂的红外光谱分析52-53
• 4.7.8 改性秸秆复合高吸水树脂的 XRD 表征53
• 4.7.9 改性秸秆复合高吸水树脂的 SEM 表征53-54
• 4.7.10 改性秸秆复合高吸水树脂的热分析54-55
• 4.8 本章小结55-56
• 主要结论56-57
• 致谢57-58
• 参考文献58-64
• 攻读学位期间取得的学术成果64

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