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高吸水性树脂是一种新型功能高分子材料,具有很强的吸水能力和保水能力,已得到广泛应用。为了开发价廉、性能优越的新型超强吸水树脂,本文研究了机械活化淀粉高吸水性材料的合成及其性能。
(1)采用自制的搅拌磨对淀粉进行机械活化预处理,以不同活化时间的淀粉为原料,过硫酸铵和亚硫酸钠为引发剂,通过水溶液聚合法制备淀粉接枝丙烯酸高吸水性树脂(ST-g-PAA)。考察了淀粉活化时间、淀粉用量、反应温度、反应时间、中和度、引发剂用量等对高吸水性树脂吸水性能的影响,得出了适宜的合成条件为:淀粉机械活化时间为90 min,淀粉2.0g,丙烯酸15.00 mL,反应温度70℃,去离子水25 mL,引发剂用量比为过硫酸铵:亚硫酸钠=0.024 g:0.012 g,中和度80%,反应时间1h。采用木薯和玉米活化淀粉制得的样品在室温下吸液1h,吸液率分别为吸去离子水3100 g/g和3569 g/g,吸自来水459 g/g和480 g/g,吸0.9%NaCl生理盐水率为272 g/g和290 g/g。相同条件下木薯和玉米糊化淀粉制得的样品吸液率分别为吸去离子水1368 g/g和2790 g/g,吸自来水352 g/g和381 g/g,吸0.9%NaCl生理盐水率为210 g/g和240 g/g。
(2)在ST-g-PAA高吸水性材料制备工艺基础上,引入耐盐性非离子型单体丙烯酰胺,合成ST-g-PAA/PAM高吸水性树脂,以改进吸水树脂的耐盐性。适宜的工艺条件为:淀粉机械活化时间为90 min,淀粉1.0 g,丙烯酸13.50 mL,丙烯酰胺1.50 g,反应温度70℃,去离子水25 mL,引发剂用量比为过硫酸铵:亚硫酸钠=0.024 g:0.016 g,交联剂用量0.50 ml(浓度为0.75 g/L),中和度80%,反应时间1h。采用木薯和玉米活化淀粉制得的样品在室温下吸液1h,吸液率分别为吸去离子水2503 g/g和2563 g/g,吸自来水517 g/g和539 g/g,吸0.9%NaCl生理盐水率为324 g/g和378 g/g。相比ST-g-PAA,ST-g-PAA/PAM的吸盐水率得到明显的提高。
(3)采用红外光谱、差示扫描量热法、扫描电镜和X-射线衍射等方法对原料和产物的结构进行了表征。结果表明:红外光谱分析证明产物具有羰基的特征吸收峰;热分析图谱表明产物与淀粉的热稳定性有明显区别;X-射线衍射证明淀粉的半晶体结构变为无定形态;扫描电镜图表明淀粉表面被单体破坏。