多孔高吸水树脂的吸液机理研究及生产线设计开题报告

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1、合肥工业大学毕业设计开题报告多孔高吸水树脂的吸液机理研究及生产线设计王煜宁2014.3合肥工业大学毕业论文开题报告学生姓名王煜宁学号专业班级生物工程10—1班学院生物与食品工程学院指导教师赵妍嫣院负责人叶明课题名称多孔高吸水树脂的吸液机理研究及生产线设计1．课题研究的目的和意义1.1目的和作用学生掌握了解高吸水树脂的应用领域，吸水机理，研究现状，发展趋势以及生产线设计等相关知识，并且提出尚待研究的问题。通过对课题的研究，提出和发现新问题并解决问题，完成课题的研究以及生产线的设计。对多孔高吸水性树脂的研究可以补充高吸水性树脂的机理性能，自主完成生产线的设计可以为高吸水性树脂

2、的生产提供新的方法途径。学生在研究课题，提出问题，解决问题的同时，可以温故而知新，开拓思路。1.2高吸水树脂的分类及研究现状高吸水性树脂自问世以后发展迅速，种类繁多，其分类方法也较多，可以按亲水性方法、样品形态、交联方法、原料来源等进行分类，其中按原料来源可把高吸水性树脂主要分为天然系和合成系吸水树脂。天然系主要包括淀粉系、纤维素系等，合成系包括聚丙烯晴类、聚乙烯醇类、聚丙烯酰胺类、聚丙烯酸（盐）类、聚氧化乙烯类、共聚合类等。1.2.1淀粉系高吸水树脂淀粉系高吸水树脂吸水后凝胶强度低，长期保水性差，在使用中易受细菌等微生物分解而失去吸水、保水作用。但是其原料来源广泛，产品

3、吸水倍率较高，通常都在千倍以上，在自然界中可生物降解，且生产工艺简单，是吸水树脂领域的研究重点。淀粉高吸水树脂主要有2种形式：一类是淀粉与丙烯腈进行接枝反应后，用碱性化合物水解引入亲水性基团的产物，由美国农业部北方研究中心于1966年开发成功，并投入生产；另一类是淀粉与亲水性单体（如丙烯酸、丙烯酰胺等）接枝聚合，然后用交联剂交联的产物，是由日本三洋化成公司首开先河的。80年代我国开始了对淀粉系高吸水性树脂的研究。1.2.2纤维素系高吸水树脂与合成类、淀粉类高吸水性树脂相比，纤维素高吸水性树脂的吸水量稍低，一般为自身重量的几百倍，但其耐盐性好，pH值易调节，抗生物降解的性能

4、较好，具有重要的环保意义和经济价值。同时作为纤维素形态的吸水性树脂在一些特殊形式的用途方面，淀粉类往往无法取代。例如，与合成纤维混纺制作高吸水性织物，以改善合成纤维的吸水性能，这方面的应用显然非纤维素类莫属。华南理工大学的苏茂尧等人以羧甲基纤维素为主体，分别采用N，N’-亚甲基双丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺为交联剂，制取纤维素高吸水聚合物，吸水量可达330mL/g。为了解决现有提高高吸水树脂产品的耐盐性能和生物降解性能，王丹等人利用反相悬浮聚合法，将羧甲基纤维素（CMC）与丙烯酰胺（AM）和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵（MAETAC）接枝共聚，创新合成了分子中同时含有阳离

5、子和非离子亲水基团的CMC改性高吸水树脂。得到的树脂产品吸蒸馏水倍率为657g/g、吸0.9%NaCl溶液为116g/g。接枝共聚法是制备纤维素系吸水材料的主要途径，所用的原料可以是天然纤维，也可以是纤维素衍生物。孙晓然等人以羟乙基纤维素为原料，丙烯酰胺和马来酸酐为接枝单体，N，N’-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂，过硫酸铵为引发剂，采用微波辐射技术合成一种新型耐盐型羟乙基纤维素-丙烯酰胺-马来酸酐接枝共聚高吸水性树脂，所得树脂的吸盐水性能明显优于传统方法合成的树脂，并且该工艺具有操作简单、高效、节能、减污等特点。制得的高吸水性树脂最大吸盐水率达167g/g。1.2.3合成系高

6、吸水树脂与淀粉系、纤维素系相比，合成系高吸水树脂制备工艺简单，价格低廉，可长期储存，吸水、保水能力强，但可降解性差，适用于工业生产。目前主要分为聚丙烯酸（盐），聚乙烯醇两大类。其中，聚丙烯酸盐）类的研究最多，产量最大。蔡筹等人以丙烯酸为主要原料，采用先乳化后聚合的方式，制备具有多孔结构的共聚物，然后进行表面交联处理得到吸水速度较快的高吸水性树脂。王艳丽等人利用超声引发合成了丙烯酰胺/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AM/AMPS)高吸水性树脂，并通过单因素实验得到最佳反应条件下合成的树脂吸蒸馏水倍率和吸生理盐水倍率分别为1627及102倍。这是首次利用超声辐射引发单体聚合

7、制备高吸水性树脂，对以后的研究具有重要的意义。采用共聚法引入多种离子性单体只可改善吸水速度，不能从根本上提高。通常采用水溶液聚合法并经过表面处理得到的高吸水性树脂可提高吸水速度。1.3发展趋势高吸水树脂的用途相当广泛，目前应用研究已经深入到卫生及医用材料、农业园艺、土壤改造、环保和土木建筑等方面。高吸水树脂应用领域不断拓展，市场需求量越来越大。高吸水性树脂是一类高分子电解质，水中盐类物质的存在会显著影响树脂的吸水能力，在一定程度上限制了它的应用。在保证SAP具有优良的吸水和保水性能基础上，提高高吸水性树脂对含盐液体（如尿液，血