高吸水樹(shù)脂研究與制備

《高吸水樹(shù)脂研究與制備》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。

1、長(zhǎng)江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院實(shí)驗(yàn)報(bào)告課程名稱(chēng)基礎(chǔ)化學(xué)綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)系部化學(xué)工程系專(zhuān)業(yè)班級(jí)應(yīng)化60901班學(xué)生姓名吳冬姣班級(jí)序號(hào)25指導(dǎo)教師鄧世英老師蘇鐵軍老師時(shí)間2012.9.4~2012.9.2510高吸水樹(shù)脂的研究與制備1.選題背景現(xiàn)在對(duì)功能性高分子材料的研究和開(kāi)發(fā)方興未艾，這是由于功能性高分子材料具有獨(dú)特的優(yōu)良性能，極易在競(jìng)爭(zhēng)中占領(lǐng)市場(chǎng)，高吸水樹(shù)脂（SuperAbsorbentPolymer,SAP）就是其中的一種。傳統(tǒng)的吸水材料如棉花、紙張、海綿、泡沫塑料等吸水倍率有限，一般只是自身重量的二十倍，且稍加擠壓，極易失去水分，與之相比，高吸水樹(shù)脂則具有獨(dú)特的

2、優(yōu)勢(shì)。它是一種含有羧基、羥基等強(qiáng)親水性基因，并具有一定交聯(lián)度網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的高分子聚合物，是一種特殊功能材料。它不溶于水，也不溶于有機(jī)溶劑，并具有獨(dú)特的性能，通過(guò)水合作用能迅速地吸收幾十倍乃至上千倍自身重量的水，也能吸收幾十倍至100倍的食鹽水、血液和尿液等液體，同時(shí)具有較強(qiáng)的保水能力，且吸水速率快，保水性能好，即使加壓也很難把水分離出來(lái)。因此，高吸水樹(shù)脂在石油、化工、輕工、建筑、醫(yī)藥衛(wèi)生和農(nóng)業(yè)等部門(mén)有著廣泛的用途。例如用作堵水劑、脫水機(jī)、增粘劑、速凝劑、土壤改良劑、結(jié)露防止劑、保水劑、保鮮劑和防臭劑等，加入到紙漿和布中還可做紙尿布、紙餐巾、衛(wèi)生巾等衛(wèi)生材料

3、。高吸水樹(shù)脂的開(kāi)發(fā)時(shí)間還不長(zhǎng)，在理論研究、生產(chǎn)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)效益方面，還需要進(jìn)一步改進(jìn)、提高和發(fā)展。例如：一般高吸水樹(shù)脂有大約10％的可溶性成分，這是在使用中很不希望有的，需要改進(jìn)，還需要合成更多新品種的高吸水樹(shù)脂，擴(kuò)大應(yīng)用范圍，降低生產(chǎn)成本，簡(jiǎn)化工藝流程，提高吸水能力，對(duì)于一些有希望的應(yīng)用領(lǐng)域，應(yīng)積累應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，使其達(dá)到實(shí)用化程度。在日本、美國(guó)、西歐等先進(jìn)國(guó)家，高吸水樹(shù)脂已有了十幾年的應(yīng)用歷史。1978年日本實(shí)現(xiàn)了高吸水樹(shù)脂的工業(yè)化生產(chǎn)，隨后，美國(guó)Chemdal公司、日本住友精化、觸媒化學(xué)公司、德國(guó)Stockhause、日本三洋化成、Dowchemica等

4、數(shù)十家公司先后投產(chǎn)，1980年世界生產(chǎn)能力均為5kt，1990年生產(chǎn)能力增強(qiáng)到210kt，1998年已發(fā)展850kt，而到2000年，世界高吸水樹(shù)脂生產(chǎn)能力迅速增加到1200kt左右。目前主要生產(chǎn)地區(qū)包括美國(guó)、日本、西歐，隨著亞洲市場(chǎng)的擴(kuò)大，有些公司在亞洲也建廠并投產(chǎn)，東南亞也將成為第四大生產(chǎn)區(qū)。我國(guó)從20世紀(jì)八十年代初開(kāi)始了對(duì)高吸水樹(shù)脂的研究工作，先后有40多個(gè)單位從事過(guò)高吸水樹(shù)脂的研究，專(zhuān)利報(bào)道有幾十項(xiàng)。目前我國(guó)高吸水樹(shù)脂的生產(chǎn)能力在30kt/a左右，生產(chǎn)企業(yè)近30家，但規(guī)模都不大，生產(chǎn)能力在1kt以上的僅7家。其中年產(chǎn)5kt10的有：陜西華光實(shí)業(yè)

5、有限公司、青海新型高分子材料有限公司、江蘇國(guó)達(dá)高分子材料有限公司；3kt/a的有：保定科翰科技發(fā)展有限公司、唐山博亞科技發(fā)展有限公司、無(wú)錫佳寶衛(wèi)生材料廠。我國(guó)人口眾多，地域廣泛，隨著人民生活水平的提高和社會(huì)生活節(jié)奏的加快，高吸水樹(shù)脂是一類(lèi)很有前途的化工產(chǎn)品。這類(lèi)新穎的功能性高分子材料，正在逐漸地充分顯示出它廣泛的發(fā)展前景。2.方案論證制備高吸水性樹(shù)脂的方法有許多，如以淀粉、甲基丙烯酸甲酯或丙烯酸羥乙酯為原料接枝共聚來(lái)制備可降解型高吸水性樹(shù)脂，或以淀粉接枝丙烯腈類(lèi)或丙烯酸類(lèi)，或用順丁烯二酸酐作交聯(lián)劑來(lái)制備聚乙烯醇類(lèi)高吸水性樹(shù)脂，或采用聚丙烯酸與高嶺土雜化

6、來(lái)制備，或采用反相懸浮聚合法來(lái)制備聚丙烯酸類(lèi)吸水性樹(shù)脂等。但由于反應(yīng)時(shí)間、操作方便、實(shí)驗(yàn)室條件、綠色環(huán)保等角度考慮，我們選擇用丙烯酸與丙烯酰胺共聚反應(yīng)來(lái)制備聚（丙烯酸-丙烯酰胺)共聚物高吸水性樹(shù)脂，該類(lèi)聚合物除了具備高吸水性能外，其還具有生產(chǎn)成本低，工藝簡(jiǎn)單，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)存不會(huì)變質(zhì)等特點(diǎn)，因此成為高吸水樹(shù)脂產(chǎn)品的主流。具體方案如下：丙烯酸（AA）與丙烯酰胺（AM），用碳酸氫鈉進(jìn)行中和，N，N′—亞甲基雙丙烯酰胺（NMBA）作交聯(lián)劑，用過(guò)硫酸鉀作引發(fā)劑，進(jìn)行溶液聚合生成聚（丙烯酸-丙烯酰胺)共聚物高吸水性樹(shù)脂。其實(shí)引發(fā)劑可選用無(wú)機(jī)過(guò)氧類(lèi)引發(fā)劑即

7、過(guò)硫酸鉀或水溶性氧化-還原引發(fā)體系即硫代硫酸鈉-過(guò)硫酸鉀，由于后者作為引發(fā)劑，在較低溫度（5℃-7℃）下就能進(jìn)行劇烈反應(yīng)，不易控制，而使用過(guò)硫酸鉀作為引發(fā)劑，在60℃-80℃下引發(fā)反應(yīng)進(jìn)行，易于控制，故選用無(wú)機(jī)過(guò)氧類(lèi)引發(fā)劑即過(guò)硫酸鉀作為引發(fā)劑。3.過(guò)程論述3.1儀器與試劑3.1.1藥品丙烯酸、丙烯酰胺、過(guò)硫酸鉀、N，N′—亞甲基雙丙烯酰胺（NMBA）、蒸餾水、碳酸氫鈉。3.1.2儀器10DF-101S集熱式恒溫加熱磁力攪拌器、恒溫水浴鍋、電熱鼓風(fēng)干燥箱、電子分析天平（精確到0.0001）、燒杯、量筒、三口燒瓶、球形冷凝管、玻璃棒、剪刀、60目尼龍篩網(wǎng)等

8、。3.2實(shí)驗(yàn)方法3.2.1制備方法在三口燒瓶中先加入1mL的丙烯酸，再加入45mL的蒸餾水，用