淀粉接枝丙烯酸類高吸水性樹脂的研究.doc

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1、第八屆“挑戰(zhàn)杯”遼寧省大學生課外學術科技作品競賽參賽作品淀粉接枝丙烯酸類高吸水性樹脂的研究學校：遼寧石化職業(yè)技術學院系別：石油化工系班級：石化0454指導教師：付麗麗學生姓名：宋延達同組人：張鵬飛、張宏偉淀粉接枝丙烯酸類高吸水性樹脂的研究宋延達張鵬飛張宏偉遼寧石化職業(yè)技術學院摘要：本論文采用溶液聚合法合成高吸水性樹脂。先將淀粉糊化，將丙烯酸用氫氧化鈉部分中和后加入到糊化后的淀粉中，用水溶性的過硫酸銨做引發(fā)劑，在一定的反應溫度和時間下，得到淀粉接枝丙烯酸類高吸水性樹脂，其吸水率為853g/g。本文也探討了原料配比、反應條件等對吸水率的影響，確定最佳反應條件。關鍵詞：高吸水性樹脂；

2、淀粉；丙烯酸；接枝共聚淀粉接枝丙烯酸類高吸水性樹脂，主要以淀粉為骨架，通過與丙烯酸接枝共聚形成，由于淀粉來源豐富，價格低廉，安全衛(wèi)生，并且可以降解，因此研究和開發(fā)淀粉系高吸水性材料很有意義。1實驗部分1.1主要原料淀粉（干燥后使用），丙烯酸（化學純），氫氧化鈉（化學純），過硫酸銨（分析純）。1.2制備方法在裝有攪拌器、回流冷凝器、溫度計的四口瓶中加入4g淀粉和水，加熱至一定溫度，進行攪拌糊化，糊化一段時間后，降溫，用一小燒杯稱取一定量丙烯酸，然后用濃度為7.5mol/l的氫氧化鈉溶液中和至設定中和度，冷卻后加入到四口瓶，加入引發(fā)劑，攪拌、升溫、反應，將反應產(chǎn)物冷卻、洗滌、抽濾、

3、真空干燥后，進行性能的測定。1.3性能測定1.3.1吸水率的測定吸水率是指一克吸水劑所吸收去離子水的量[1]。Q=（m2－m1）/m1式中：Q——吸水倍率（g/g）；m1——樹脂未吸水的質(zhì)量（g）；m2——樹脂充分吸水后的質(zhì)量(g)。1.3.2保水率的測定稱取一定量充分吸水的樹脂凝膠，放入恒溫烘箱中，測定不同時間內(nèi)樹脂凝膠的質(zhì)量[2]。B=(m1/m2)×100%式中：B——樹脂的保水率(%)；m1——定時脫水后的樹脂凝膠質(zhì)量(g)；m2——吸水飽和的樹脂凝膠質(zhì)量(g)。2結(jié)果與討論2.1糊化溫度對吸水率的影響糊化溫度主要影響糊化效率，淀粉的活性，進而影響聚合物分子量的大小，影

4、響吸水效率。圖1糊化溫度對吸水率的影響由圖1可知，淀粉的最佳糊化溫度為90℃，此時吸水率最大。這是由于糊化溫度低時，淀粉的活化效果不佳，接枝共聚反應不易發(fā)生，聚合物分子量小，故吸水率較低。而糊化溫度過高，淀粉結(jié)構會遭到破壞，吸水率降低。2.2糊化時間對吸水率的影響糊化時間對吸水率的影響如圖2所示。圖2糊化時間對吸水率的影響由圖2可以看出糊化時間為60min時吸水率最大。這是因為糊化時間短時，糊化效果不完全，淀粉的活性低，接枝共聚反應不易發(fā)生，故吸水率較低；糊化時間過長，容易發(fā)生副反應，破壞淀粉結(jié)構，吸水率也會降低。2.3丙烯酸的用量對吸水率的影響圖3丙烯酸用量對吸水率的影響本實

5、驗中固定淀粉用量為4g，改變丙烯酸的用量來考察其對樹脂吸水率的影響。由圖3可知，丙烯酸的用量為60g，即淀粉與丙烯酸的質(zhì)量比為1/15時，吸水率較大，這是由于丙烯酸用量較小時，接枝率較低，親水基團較少，吸水率較低。丙烯酸用量過多時，均聚物增加，產(chǎn)生大量反應熱，不易及時散失，容易產(chǎn)生爆聚，導致吸水率下降。2.4水的用量對吸水率的影響水作為溶劑，它的用量（淀粉用量固定為4g）主要影響反應的散熱情況和聚合物分子量的大小，也影響生產(chǎn)效率和后干燥處理。圖4水的用量對吸水率的影響由圖4可知，水的用量為120g（即淀粉與水的質(zhì)量比為1/30）時，吸水率較大，這是由于在聚合中，水的用量過大時，

6、聚合反應速率慢，聚合物分子量小，甚至溶于水，故吸水率較低。而且由于水的用量大，生產(chǎn)效率低，同時也給后面的干燥工序增加負擔。水的用量小時，由于聚合過程中散熱困難，產(chǎn)生副交聯(lián)，而使吸水率降低。2.5引發(fā)劑用量對吸水率的影響引發(fā)劑的用量不僅影響反應速率、轉(zhuǎn)化率、分子量的大小，而且會影響到反應是否會發(fā)生爆聚，固定其他條件不變，改變引發(fā)劑用量考察其對吸水率的影響。圖5引發(fā)劑用量對吸水率的影響由圖5可知，引發(fā)劑用量為0.1g時，吸水率比較大，此值為引發(fā)劑用量的最佳值。這是由于引發(fā)劑用量較小時，反應活性中心少，反應速度慢，甚至不反應，導致轉(zhuǎn)化率及交聯(lián)均勻度低，故吸水率也低。而且由于引發(fā)劑少，

7、引發(fā)反應困難，誘導期相對較長，造成反應積累到一定程度突然快速反應，產(chǎn)生爆聚。引發(fā)劑用量太多時，反應活性中心多，反應速度快，反應轉(zhuǎn)化率也較高，但引發(fā)劑用量過多會增加大分子自由基終止的機會，使分子量下降，鏈端數(shù)目增加，甚至會出現(xiàn)水溶性，從而使吸水劑的吸水率降低。由于反應速率快，產(chǎn)生大量反應熱，不易及時散失，容易導致反應產(chǎn)生爆聚。2.6中和度對吸水率的影響從吸水機理可知，親水基團是高吸水性樹脂能夠完成吸水過程的原動力。丙烯酸的中和度直接影響到樹脂分子鏈上的親水基團的數(shù)目多少，從而影響到聚合物的吸水