浅谈高亲水性树脂的优化及应用.doc

浅谈高亲水性树脂的优化及应用=“news_bd”> 　　高吸水性树脂(Super Absorbent Resin) 是一种功能高分子材料，具有优异的吸水、保水功能，它可吸收自身重量几百倍、上千倍，最高可以达到5000 多倍的水淀粉是一种天然的生物高分子物质，具有生物可降解，来源丰富和廉价等特点，常在共混体系内作为填料来降低聚合物的成本，故成为近年生物可降解性材料研究的重点本实验利用接枝的方法对淀粉进行改性，选用丙烯酸作为接枝单体，过硫酸钾作为引剂，研究了玉米淀粉与丙烯酸接枝共聚反应，制备出高亲水性复合材料 　　1 材料与方法 　　1.1 实验药品 　　淀粉、丙烯酸(AA 分析纯)、氢氧化钠(分析纯)、过硫酸钾(分析纯)、N，N-亚甲基双丙烯酰胺(分析纯)、溴化钾(分析纯)、丙酮(分析纯) 　　1.2 实验仪器 　　电热恒温水浴锅(北京市长风仪器仪表公司)、压片机(DF-4型)、强烈电动搅拌机(JB90-D 型上海标本模型厂制造)、台式干燥箱(202-00A 型北京中兴伟业仪器有限公司)、傅立叶变换红外光谱仪(FTIR-650 型天津港东科技发展股份有限公司) 　　1.3 实验制备方法 　　(1)试验将3.0000g 淀粉及36ml 水加入装有强力电动搅拌器的三口烧瓶中，置于恒温水浴锅中，搅拌、加热至95℃使淀粉糊化，糊化时间为1h。

　　(2)当糊化完全后，继续在搅拌下冷却至50℃，以便接枝共聚反应 　　(3)将30ml 丙烯酸和40ml 氢氧化钠(25%)的中和溶液及3ml过硫酸钾(2%)、1mlN，N-亚甲基双丙烯酰胺(0.9%)加入到糊化淀粉的反应瓶中并不断搅拌，反应时间为3h 　　(4)将反应后的产物在70℃条件下干燥 　　1.4 测定指标 　　1.4.1 吸水率 　　准确称量1.0000g 干燥样品于烧杯中，并加入足量的蒸馏水，等样品完全吸水后用滤纸过滤，滤至无水滴滴漏，再称其质量吸水率=(吸水后凝胶质量-吸水前样品质量)/吸水前样品质量(g/g) 　　1.4.2 红外光谱检测 　　将溴化钾在120℃下干燥3h，称取0.1000g 溴化钾(溴化钾极易吸水)及0.0010g 的样品放于研钵中，在热环境进行研磨30min，将研磨的物质倒入已用丙酮浸洗的模具中，把模具放到压片机上压片将压片放于傅里叶变换红外光谱仪中进行检测 　　2 结果与分析 　　2.1 糊化时间影响高吸水性树脂吸水率 　　本组实验的条件为： 3.0000g 淀粉为基准(下同)、36ml 水、30ml丙烯酸、40ml 氢氧化钠(25%)、3ml 过硫酸钾(2%)、1mlN，N-亚甲基双丙烯酰胺(0.9%)、糊化温度95℃、反应温度50℃、反应时间3h 的条件下，改变糊化时间，探究糊化时间对吸水率的影响。

　　当糊化时间为30min 时，吸水率为273.1;当糊化时间为40min时，吸水率为366.9;当糊化时间为50min 时，吸水率为463.4，当糊化时间为60min 时，吸水率为521.4，当糊化时间为70min 时，吸水率为493.4;当糊化时间为80min 时，吸水率为457.2.由以上数据可以看出吸水率随着糊化时间的增加先增加后减小，当糊化时间为60min 时达到最大值这是因为糊化时间短，糊化效果不完全，导致淀粉溶解低，淀粉链上的活性点少，接枝共聚反应不易发生;糊化时间长，易发生一些副反应，导致淀粉与丙烯酸接枝共聚反应效率低，树脂吸水率低 　　2.2 产品粒径影响高吸水性树脂吸水率 　　本组实验的条件为： 3.0000g 玉米淀粉为基准(下同)、36ml 水、30ml 丙烯酸、40ml 氢氧化钠(25%)、3ml 过硫酸钾(2%)、1mlN，N-亚甲基双丙烯酰胺(0.9%)、糊化温度95℃、反应温度50℃、糊化时间1h、反应时间3h 的条件下，改变产品粒径，探究产品粒径对吸水率的影响 　　当产品粒径为40 目时，吸水率为347.3：粒径为60 目时，吸水率为475.2;粒径为80 目时，吸水率为567.4;粒径为100 目时，吸水率为504.6;粒径为120 目时，吸水率为453.8;粒径为140 目时吸水率为417.3。

由以上数据可看出随着产品粒径的增大，吸水倍数也逐渐增大，粒径为80 目时达到最大值，以后随着粒径的增大吸水倍数反而下降这是因为产品的吸水率与起表面积有关，产品的表面积越大，高吸水性树脂与水接触的表面就越大，这种状况有利于提高产品的吸水率但是，如果吸水性树脂干粉的颗粒太细，与水接触时易形成凝胶包裹干粉的现象，水穿透凝胶和干粉吸收凝胶中水分的速度都较慢 　　2.3 红外光谱分析 　　根据不同糊化时间下淀粉接枝丙烯酸高吸水性树脂做红外光谱分析可以看出在3449cm-1 处出现了-OH 的伸缩振动峰，因淀粉化合物产生缔合现象，-OH 的伸缩振动吸收峰向低波数方向位移，而接枝淀粉中部分-OH 被丙烯酸取代，所以在2927cm-1 出现亚甲基的吸收峰，在3428cm-1 出现的吸收峰变尖锐;在3040cm-1 处有不饱和的-CH 伸缩振动;在1730cm-1 出的吸收峰可知该物质含有羧基-COOH， 1552cm-1 为-COO-的不对称伸缩振动，在2387cm-1 处出现羧酸的缔合-OH 伸缩振动;在1246cm-1 处的振动峰为C-O-C 的吸收峰，证明淀粉上的-OH 和丙烯酸上的双键发生了自由基聚合反应。

以上数据显示丙烯酸单体共聚物已成功地接枝于淀粉上，形成了淀粉接枝丙烯酸高吸水性树脂 　　3 结果讨论 　　(1)由红外光谱图表征SAR 吸水性树脂的结构可知，丙烯酸单体成功地接枝于淀粉，形成了淀粉接枝丙烯酸高吸水树脂 　　(2)以淀粉、丙烯酸为原料，过硫酸钾为引发剂，N，N-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂，采取溶液共聚合法可制备出淀粉接枝丙烯酸高吸水性树脂得出了最佳反应条件：玉米淀粉3.000g，丙烯酸30ml，25%(m%)氢氧化钠40ml， 2%过硫酸钾3ml， 0.9%N，N-亚甲基双丙烯酰胺1ml，糊化时间1h、糊化温度95℃，反应时间3h、反应温度50℃，产品粒径80 目时，所制备的高吸水性树脂的吸水率最高 　　(3)该产品具有很好的发展前景，高吸水性树脂，可以在干燥的地区作为农作物的保水材料;还可以做成吸血纸，代替医用药棉;可用作工木建筑工程中的淤泥干操剂;室内空气芳香剂，蔬菜、水果、纸烟的保鲜剂、防霉剂;工业上的油水分离剂、阻燃剂、防水剂、防潮剂、固化剂等。