低成本高耐盐性高吸水性树脂的合成及性能研究

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随着生活水平的提高,人们对自身的卫生状况及生存环境日益重视,正因如此,拥有优良的吸水性和保水性的高吸水性树脂(SAP)逐渐走进人们的日常生活、医疗卫生、食品、工业生产等多领域。目前,国内外关于 SAP的研究主要集中在提高产品性能、改善合成工艺、降低生产成本、开发新品种等几大领域,然而在吸盐、耐盐、合成工艺等方面收到的效果还不理想。针对这种情况,本文提出了用微波法合成纤维接枝三元共聚(AA-AM-AMPS)低成本、高耐盐性吸水树脂的解决方案,以期解决上述问题并丰富现有吸水材料的品种。  文中对高吸水性树脂的分类、组成、合成方法、应用及发展与存在问题等进行了概述,并对合成高吸水性树脂原料的研究现状和各自面临的问题进行了详细介绍。本研究分别将甘蔗渣和棕榈两种天然纤维合成了三元共聚的纤维素接枝类高吸水性树脂,其中关于棕榈纤维基高吸水性树脂(PF-g-SAP)报道较少见。  首先通过单因素实验考察并讨论了微波火力、反应时间、中和度、纤维用量及种类、引发剂(KPS)、交联剂(MBA)、丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)等因素对SAP吸液性能的影响,初步得出最佳配方,并合成了性能较优的产品。  其次,在上述基础上分别采用正交实验、中心复合设计(CCD)等方法对最佳配方附近点进行了优化设计,着重讨论了各因素交互影响的作用,尤其对甘蔗渣纤维基高吸水性树脂(BF-g-SAP)的探讨中,建立了回归方程及三维响应面图,通过软件模拟更加立体的考察了因素之间相互影响;最终得出了最优配方下的产品,BF-g-SAP吸水率与吸盐率为762.2g/g和84.7g/g,PF-g-SAP吸水率与吸盐率高达1044.34g/g和139.02g/g。  最后,通过多种测试及分析方法对树脂的性能和结构进行了表征,结果表明,在合成过程中纤维活化效果较好、接枝率高,三维视频显微镜(3-DVM)和扫描电子显微镜(SEM)显示两种树脂均为多孔结构,其保水能力强、吸水速率较快、热稳定性优良;在分析过程中,对吸水树脂多种性能的不同测试方法进行了综述及评价,并提出了广义接枝率、物理接枝、蒸馏水洗涤提纯法等新的概念及测试方法。  通过讨论可知:本实验的合成方法工艺简单、高效节能、绿色环保,且易于工业化;制备的高吸水性树脂成本较低且吸盐率及耐盐性优良,能适应绝大部分的应用环境。而后,在文末对研究工作中存在的不足和进一步需要解决的问题进行了探讨。
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