高吸水性葡甘聚糖接枝共聚物的制备及其性能研究

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1、华中农业大学博士学位论文高吸水性葡甘聚糖接枝共聚物的制备及其性能研究姓名：姜发堂申请学位级别：博士专业：食品科学指导教师：张声华20070601华中农业大学博士研究生毕业论文摘要超强吸水剂(SAP)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，己得到广泛应用。目前市场上使用的SAP几乎都是聚丙烯酸类，它存在生物降解性差以致容易造成环境污染，资源日益消耗并趋向短缺等问题。多糖与乙烯基类不饱和单体接枝共聚制备SAP引起了学术界极大的关注。本文研究了魔芋超强吸水剂的合成、性能及其应用。1．以过硫酸钾为引发剂，N'N’．亚甲基双丙烯酰胺为交联剂，通过溶液聚合合成了魔芋超强吸水剂(KSAP

2、)。研究了单体、引发剂和交联剂用量、中和度、反应温度等对KSAP吸水倍率的影响。结果表明，适宜的反应条件是单体与丙烯酸用量比为10：1(魔芋粉3．00曲，引发剂O．15g，交联剂0．029，丙烯酸中和度70％，反应温度为60℃条件下制得的KSAP吸纯净水的倍率为620g．岔1，且保水性能较好。2．对KSAP进行表征，红外光谱表明KSAP富含大量的羟基和羧基亲水基团，为魔芋多糖与丙烯酸(钠)的接枝共聚产物。扫描电镜图谱表明KSAP为多网格物理结构。DSC分析表明，丙烯酸(钠)已经接枝在魔芋多糖上，其热性能相应改变。TG分析表明，KSAP比魔芋粉的起始失重温度高，热稳定性更好，吸水凝胶中大多数

3、水以自由水的状态存在，结合水的存在使KSAP具有一定的高温保水性。LR和XRD分析表明，KSAP的分子结构中结晶态较魔芋多糖多，分子间氢键作用大大加强，从结构水平上解释KSAP较魔芋多糖改善了吸水性能和保水性能的原因。对目前所接受的高吸水性树脂的吸水机理进行归纳讨论，并解释KSAP的吸水过程。3．对KSAP进行生物降解试验研究。利用霉菌侵蚀法和土壤掩埋法对合成的KSAP的生物降解性能进行了评价，结果表明：该吸水剂具有生物降解性，属环境友好材料。4．对KSAP作急性经口毒性试验和皮肤刺激试验，结果表明KSAP的最大耐受量(MTD)>2000mg／KgBW，对皮肤无刺激。5．研究了KSAP和通

4、用干燥荆硅胶、蒙脱石在几种环境湿度下的吸湿特性，并分析它们吸湿后在干燥环境(RH=(10a：3)％，T=(25土3)℃)中的解吸性能。实验结果表明：在RH=(30士3)％，T=(25士3)℃一F，硅胶和蒙脱石在9d时的吸灞率为15％，KSAP高吸水性葡甘聚糖接枝共聚物的制备及性能研究为12％，而在RH=(75-士3)％，T兰(25士3)℃和RI-I=(90士3)％，T=(25a：3)'C的环境中，KSAP在9d时吸湿率分别达到70％和120％，且干燥环境中的保水能力强。关键词：魔芋，超强吸水剂，制备，结构H华中农业大学博士研究生毕业论文AbstractSuperabsorbentpolym

5、ers(SAP)arenewtypeoffunctionalpolymermaterialswhichCallabsorbandholdalargeamountofwatere1／enunderpressure．Thesematerialshavebeenwidelyusedinmanyfieldsaccountoftheirexcellentproperties．NowSAPweusedisalmostpolyacrylicsresin．Itisweaklybiodegradable，whichresultsinthepollutionofenvironment．Moreandn10∞a

6、ttentionhasbeenpaidtothepreparationofSAPbygraftingtheethylenicunsaturatedmonomersontopolysaccharides．Preparation，characteristicsandapplicationofKonjacsuperabsorbentarestudiedinthedissertation．1．Konjacsuperabsorbent(KSaP)wassynthesizedbyaqueoussolutionpoly-medzationonconditionsofpotassiumsulfateasi

7、nitiator,N，N'-methylene-bis·aerylamideaserosslinker．TheinfluenceoftheratioofmonomerandKonjacPowder,theamountofinitiatorandcrosslinker,theneutralizationdegreeandthetemperatureontheabsorbencyoftheKSAPWasinvestigate