玉米秸稈基兩性高吸水性樹脂的制備及其性能的研究.docx

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1、玉米秸稈基兩性高吸水性樹脂的制備及其性能的研究高吸水性樹脂是一種迅速發(fā)展,極有前途的新型功能高分子吸水材料。因良好的吸水性能,在農(nóng)林、建筑材料、醫(yī)藥衛(wèi)生、沙漠防治及日常生活用品等方面得到廣泛的應(yīng)用。我國農(nóng)作物秸稈大量剩余,農(nóng)田肥料流失嚴重。因此,用于土壤水肥調(diào)控的高吸水性樹脂具有很好的研究潛力。本研究制備了不同陽離子型的兩性高吸水性樹脂,研究了不同合成工藝條件對產(chǎn)物的影響,并對兩性高吸水性樹脂的結(jié)構(gòu)進行表征,對其性能進行測定。主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下：以預(yù)處理后的玉米秸稈為原料,以N,N-業(yè)甲基雙丙烯酰為交聯(lián)

2、劑,以過二硫酸鉀、硝酸鈰銨、業(yè)硫酸鈉為引發(fā)劑,采用水溶液聚合法,分別以二甲基二烯丙基氯化銨、丙烯酰氧乙基三甲基化銨、甲基丙烯酰氧乙基三甲基化銨為陽離子單體,丙烯酸為陰離子型單體,丙烯酰胺為耐鹽性非離子單體,合成兩性高吸水性樹脂。討論了秸稈用量、陽離子單體用量、丙烯酸用量、丙烯酰胺用量、中和度、引發(fā)劑用量、交聯(lián)劑用量、反應(yīng)溫度和反應(yīng)時間對高吸水性樹脂吸液率的影響,確定了最優(yōu)合成條件。研究表明以二甲基二烯丙基氯化銨(DMDAAC)為陽離子單體時,最佳合成條件是：秸稈、丙烯酸、丙烯酰胺、二甲基二烯丙基氯化銨的質(zhì)量

3、分別為1.0g、5.0g、2.0g、0.5g;引發(fā)劑用量占單體總質(zhì)量的比值是1.4%;交聯(lián)劑用量占單體總質(zhì)量的比值是0.1%；中和度為85%;反應(yīng)溫度為60℃；反應(yīng)時間是4h時,高吸水性樹脂吸液率達到最大值,吸水率為298.78g/g,0.9Wt%鹽水吸收量為37.04g/g。以丙烯酰氧乙基三甲基化銨(DAC)為陽離子單體時,在秸稈、丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯酰氧乙基三甲然化銨的質(zhì)量分別為1.0g、5.0g、1.0g、0.5g,引發(fā)劑用量占單體比率為1.2%,交聯(lián)劑用量占單體總量比率為0.1%,中和度為75%,

4、反應(yīng)時間為3h,反應(yīng)溫度為60℃的合成條件下,高吸水性樹脂達到最大吸水率和吸鹽水率,分別為：235.87g/g和31.26g/g。以甲基丙烯酰氧乙基三甲基化銨(DMC)為陽離子單體時在秸稈、丙烯酸、丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧乙基三甲基化銨的質(zhì)量分別為1.0g、5.0g、3.0g、0.5g,引發(fā)劑用量占單體比率為1.2%,交聯(lián)劑用量占單體總量比率為0.1%,中和度為75%,反應(yīng)時間為3h,反應(yīng)溫度為60℃的合成條件下,高吸水性樹脂達到最大吸水率和吸鹽水率分別為：198.67g/g和26.29g/g。采用紅外光譜、

5、掃描電子顯微鏡及熱重分析對三種兩性高吸水性樹脂的結(jié)構(gòu)進行表征。實驗結(jié)果農(nóng)明,通過水溶液聚合法,單休能成功接枝共聚到纖維素骨架中,形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),有利于水分子的進入,從而提高吸液率；高吸水性樹脂的熱穩(wěn)定性良好。通過對三種不同陽離子型高吸水性樹脂進行對比發(fā)現(xiàn),以DMDAAC為阻離子的SAR熱穩(wěn)定性最好,低于100℃失重率僅為6.01%,形成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更多、空間更大,吸液率更強;以DMC為阻離子的SAR形成的骨架結(jié)構(gòu)最不明顯,導(dǎo)致吸液率的不同。本文研究了不同pH值對三種兩性高吸水性樹脂吸液率的影響、高吸水性樹脂樹脂

6、的反復(fù)使用性,其對氮磷的吸附能力等。結(jié)果表明：在pH值在5-9范圍內(nèi),高吸水性樹脂均具有較好的吸水性,當pH值為7時,高吸水性樹脂具有最大吸水能力;高吸水性樹脂反復(fù)使用性良好,五次重復(fù)使用后吸液率下降不明顯;不同阻離子對SAR吸水能力的影響大小為Na+<K+<Ca2+<Al3+,不同陰離子對SAR吸水能力的影響大小為NO3-<Cl-<SO42-;高吸水性樹脂具有良好好的氮、磷吸附能力,均在4h內(nèi)達到平衡吸附量。