海藻酸钠超强吸水树脂的制备与性能研究

《海藻酸钠超强吸水树脂的制备与性能研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、摘要海藻作为一种丰富的海洋资源，产量大，价值低，再生能力强，将它应用于吸水材料领域，可望为材料领域增加一种新的功能性海洋生物可降解吸水树脂。天然海藻酸钠树脂的吸水性能和力学性能较差，达不到实际使用要求。本文运用分子设计原理，对海藻酸钠进行醚化改性，提高其相容性和化学稳定性并选择烯类与酰胺类单体与之通过接枝、聚合、交联、互穿等方式，采用水溶液聚合法，制备了海藻酸钠系列高吸水树脂。探讨了单体类型，单体浓度、溶剂、反应温度等因素对吸水树脂性能影响。着重研究了吸水树脂的吸水性能、表面形态结构、热稳定性、微生物降解性能、树脂对土壤持水性状的影响及生物学效应，为海藻酸钠系列吸水树脂的开发

2、和应用开辟了一条新的技术路线。研究表明，对海藻酸钠(SA)进行醚化改性(ESA)，最佳醚化度Ds在O．2。0．5之间，醚化提高了(SA)的相容性和化学稳定性，，当醚化海藻酸钠占总单体的质量分数小于20％时，接枝效果较理想，吸去离子水和吸盐水倍率最高分别达到4509／g和699／g。网络中引入适量的非离子单体丙烯酰胺提高了树脂的吸盐水倍率。研究了ESA高吸水树脂体系组分间的相容性。IR，DSC和SEM分析初步表明，相界面的大分子在互穿的同时还引入了化学键，使微区间变得更加融合，微区变小，材料单体间具有较好的相容性。体系组分的相容性与相区尺寸的大小和组成有关，当m(ESA／AA)

3、：m(PVA)--88：12，m(ESA／AAl：mP(AM)=92：8，W(PVA+P(AM))=10％，且m(PvA)：in(P(AM))=70：30时，树脂ESA／AA／PVA、ESA／AA／P(AM)、ESA／AA／PVA／P(AM)的界面呈均匀分布状态。对凝胶的力学性能分析表明，柔性大分子PVA、P(AM)等引入ESA／AA网络大分子后，凝胶的韧性增加，这是因为它们降低了体系的电荷密度，削弱了分子链间的静电作用，虽然增加了氢键的作用，但分子间总的作用力降低．因而韧性增加。研究了ESA吸水树脂的热稳定性。TG．DTG分析表明，所制备的ESA树脂的热分解温度均在200℃

4、阻上，热稳定性较好。对吸水树脂的耐热性的研究广东工业大学工学博士学位论文表明，ESA吸水树脂在50℃以下耐热性好；温度升高至100℃连续加热9d后，树脂逐渐变黑，发脆，吸盐水倍率明显降低。研究了ESA凝胶对环境介质的应答性能。结果表明．凝胶的溶胀比随电解质反离子种类不同而变化，由大到小的顺序为K+>Na+>Ca“。当反离子相同而盐的共离子种类不同时，凝胶在高价共离子的溶胀度稍大。ESA凝胶在酸性介质中收缩，中性和碱性介质中溶胀。ESA凝胶在酸性介质中表现出non．Fickian动力学扩散行为，在碱性介质中主要表现出Fickian动力学扩散行为：在水．丙酮溶剂中，所有ESA凝胶

5、均出现进行性体积收缩，没有引发体积相变。较详细地研究了ESA吸水凝胶的微生物降解性能。实验表明，ESA吸水凝胶在不同程度被环境微生物霉菌覆盖，微生物降解的结果是降低了凝胶的力学性能和重量。结果表明ESA系列吸水树脂有一定的生物降解性能。研究了ESA保水剂对土壤持水性状的影响。实验结果表明，各处理的土壤持水量随保水剂用量的增加而增加，具有接枝互穿网络结构的吸水树脂的保水性能在植物生长后期显示出更优越的效果。吸水树脂在一定程度上缩短了土壤的日照温度差。关键词：醚化：海藻酸钠吸水材料：热性能：力学性能；溶胀性能；生物降解性能：土壤持水性能ⅡAbs仃actAbstractAsanab

6、undantoceanresource，algaehasthecharacteristicofstrongrevegetateandbiodegradableability．Itisexpectedthatitcouldbeusedasanewresininmaterialfield．Sodiumalginateresinsareusedcommerciallyintheformofionicgelscrosslinkedwithmutivaletmetalcation．However，Sodiumalginateresinsshowlowwaterabsorbenciesa

7、ndpoormechanicalpropertyduetotheirownpropertiesandhighcrosslinkdesityofthegels．Inthisdissertation，sodiumalginateisetherificatedinordertomeliorateitscompatibleperformanceandchemicalstability．Bypolymermoleculardesign，aseriesofcomplexsuperabsorbentresinsbas