文献综述 -纤维素接枝丙烯酸类高吸水性树脂的研究

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1、纤维素接枝丙烯酸类高吸水性树脂的研究摘要：本论文采用反相悬浮聚合法合成高吸水性树脂。先将纤维素糊化，将丙烯酸用氢氧化钠部分中和后加入到糊化后的纤维素中，再加入环己烷、Span-60，用水溶性的过硫酸铵做引发剂，在一定的反应温度和时间下，得到纤维素接枝丙烯酸类高吸水性树脂。并讨论了原料配比、反应条件等对吸水率的影响。关键词：高吸水性树脂；纤维素；丙烯酸；接枝共聚11纤维素接枝丙烯酸类高吸水性树脂，主要以纤维素为骨架，通过与丙烯酸接枝共聚形成，纤维素来源丰富，价格低廉，并且可以自发降解，无毒，适合做高吸水性材料。1实验部分1.1主要原料纤维素（干燥后

2、使用），丙烯酸（分析纯），氢氧化钠（分析纯），环己烷（分析纯），过硫酸铵（分析纯），Span-60（化学纯），吐温-40（化学纯），N,N-亚甲基双丙烯酰胺（分析纯）。1.2制备方法在装有搅拌器、回流冷凝器、温度计的四口瓶中加入纤维素和50g水加热至50℃左右，进行搅拌糊化，糊化30min，降温，用一小烧杯称取丙烯酸，然后用浓度为7.5mol/l的氢氧化钠溶液中和至设定中和度，用另一烧杯称取环己烷，加入司班溶解，将溶解后的司班，环己烷，丙烯酸钠，聚乙烯醇，交联剂，引发剂加入到四口瓶，搅拌升温至64℃，反应3h，将反应产物冷却、洗涤、抽滤、真空干燥

3、后，进行性能的测定。1.3性能测定1.3.1吸水率的测定11吸水率是指一克吸水剂所吸收去离子水的量[1]。Q=(m2—m1)/m1式中：Q——吸水倍率(g/g)；m1——树脂未吸水的质量(g)；m2——树脂充分吸水后的质量(g)。1.3.2保水率的测定称取一定量充分吸水的树脂凝胶，放入恒温烘箱中，测定不同时间内树脂凝胶的质量[2]。B=(m1/m2)×100%式中：B——树脂的保水率(%)；m1——定时脱水后的树脂凝胶质量(g)；m2——吸水饱和的树脂凝胶质量(g)。2结果与讨论2.1糊化温度对吸水率的影响糊化温度主要影响糊化效率，纤维素的活性，

4、进而影响聚合物分子量的大小，影响吸水效率。图1糊化温度对吸水率的影响由图1可知，纤维素的最佳糊化温度为50℃，此时吸水率最大（为687g/g）。这是由于糊化温度低时，纤维素11的活化效果不佳，接枝共聚反应不易发生，聚合物分子量小，故吸水率较低。而糊化温度过高，纤维素结构会遭到破坏，吸水率降低。2.2糊化时间对吸水率的影响糊化时间对吸水率的影响如图2所示。图2糊化时间对吸水率的影响由图2可以看出糊化时间为30min时吸水率最大。这是因为糊化时间短时，糊化效果不完全，纤维素的活性低，接枝共聚反应不易发生，故吸水率较低；糊化时间过长，容易发生副反应，破

5、坏纤维素结构，吸水率也会降低。2.3丙烯酸的用量对吸水率的影响纤维素用量固定为10g，改变丙烯酸的用量来考察其对吸水率的影响。由图3可知，丙烯酸的用量为90g，即纤维素与丙烯酸的质量比为1/9时，吸水率较大，这是由于丙烯酸用量较小时，接枝率较低，亲水基团较少，吸水率较低。丙烯酸用量过多时，均聚物增加，产生大量反应热，不易及时散失，容易产生爆聚，导致吸水率下降。11图3丙烯酸用量对吸水率的影响2.4环己烷的用量对吸水率的影响环己烷作为分散介质，其用量（纤维素用量固定为10g，丙烯酸用量固定为90g）主要影响反应的散热情况、聚合物分子量的大小及生产效

6、率和后干燥处理。图4环己烷的用量对吸水率的影响由图4可知，环己烷的用量为180g时，即纤维素与环己烷的质量比为1/1811时，吸水率较大，这是由于在聚合中，环己烷的用量过大时，聚合反应速率慢，聚合物分子量小，甚至溶于水，故吸水率较低。而且由于环己烷的用量大，生产效率低，同时也给后面的干燥工序增加负担。环己烷的用量小时，由于聚合过程中散热困难，产生副交联，而使吸水率降低。2.5Span-60的用量对吸水率的影响Span-60作为分散剂，它的用量主要影响分散效果的好坏，进而影响产品的外形及散热情况等，固定其他反应条件不变，考察分散剂对产品吸水率的影响

7、。图5Span-60的用量对吸水率的影响由图5可知，Span-60的用量为3g时，，吸水率较大，这是由于在聚合中，Span-60的用量少的时候，分散效果不好，聚合过程中出现结块现象，散热困难，导致吸水率较低；而Span-60的用量过多，生产效率低，聚合反应速率慢，聚合物分子量小，吸水率也会降低。2.6引发剂用量对吸水率的影响引发剂的用量不仅影响反应速率、转化率、分子量的大小，而且会影响到反应是否会发生爆聚，固定其他条件不变，改变引发剂用量考察其对吸水率的影响。11图6引发剂用量对吸水率的影响由图6可知，引发剂用量为0.2g时，吸水率比较大，此值为

8、引发剂用量的最佳值。这是由于引发剂用量较小时，反应活性中心少，反应速度慢，甚至不反应，导致转化率及交联均匀度低，故吸水率也低。而且由于引