鳳眼蓮改性制備土壤改良型高吸水性樹脂的研究.pdf

1、利用鳳眼蓮中的纖維素，采用復(fù)合引發(fā)劑體系——過硫酸鉀(KSB)/亞硫酸氫鈉、硝酸鈰銨(CAN)，引入兩種單體——丙烯酸(AA)、丙烯酰胺(AM)進(jìn)行接枝共聚，采用N，N-亞甲基雙丙烯酰胺輕度交聯(lián)(MBA)，制備出的土壤改良用途的高吸水性樹脂(SAR)具備良好的吸水、保水、凝膠強(qiáng)度等性能。該高吸水性樹脂能夠很好的改善土壤的理化性質(zhì)，并對高吸水性樹脂的復(fù)合化、耐鹽性、降解性、低成本等方面作出探索。 研究了不同改性方式對風(fēng)眼蓮成分、表

2、面形態(tài)、結(jié)晶度的影響及對其制備高吸水性樹脂性能的影響；通過一系列均勻?qū)嶒炋接懥撕铣蓷l件中諸多因素對樹脂接枝效率、吸水倍率的影響，并得出了最佳反應(yīng)條件；對最佳條件下制備的高吸水性樹脂進(jìn)行了性能研究；利用紅外光譜、X-射線衍射、晶相顯微鏡、掃描電鏡、示差掃描量熱儀對改性前后的鳳眼蓮及高吸水性樹脂的結(jié)構(gòu)、形態(tài)、熱性能進(jìn)行了表征。 結(jié)果表明： 一、不同改性方式對粉碎后鳳眼蓮的成分有不同影響。 首先用鹽酸水解．乙醚索氏提取

3、法去掉微量的粗脂肪，用消化-蒸餾法去掉少量的粗蛋白，然后用不同的改性方法對鳳眼蓮進(jìn)一步純化和活化。 (1)酸法：1mol/L硝酸在100℃降解2.5～3.5h只能去除大量的半纖維素、部分木質(zhì)素灰分。 (2)堿法：W<,NaOH>=10％的水溶液室溫浸泡2～3d處理沒有明顯效果。 (3)堿蒸煮：W<,NaOH>=14％的水溶液、150℃、0.6MPa、保溫時間45min能有效除去木質(zhì)素灰分、半纖維素。通過紅外光譜、

4、X-衍射、晶相顯微鏡進(jìn)一步證實了各種改性方式對鳳眼蓮纖維素的純化活化效果。 二、風(fēng)眼蓮復(fù)合處理法制備出的樹脂吸水倍率較理想。同上，先將風(fēng)眼蓮中少量的粗脂肪和粗蛋白去除。 (1)W<,NaOH>=10％的水溶液室溫浸泡2～3d處理后用1mol/L硝酸在100℃下降解1.5～2.0h； (2)W<,NH<,3>H<,2>O>=10％的氨水室溫24h浸泡處理后用1mol/L硝酸在100℃下降解1.0～1.5h;

5、 (3)W<,NaOH>=14％的水溶液、150℃、0.6MPa、保溫時間45min后用1mol/L硝酸在100℃降解0.5～1.0h；探索出各復(fù)合處理方式最佳降解時間分別為60min、45min、30min；吸水倍率分別為149倍、198倍、286倍。 三、高吸水性樹脂合成的最佳條件：中和劑為NaOH，單體與鳳眼蓮粉末質(zhì)量比為6；交聯(lián)劑MBA用量為單體質(zhì)量的1.66％；AA中和度為40％.引發(fā)劑為氧化還原體系。引發(fā)劑中過硫酸鉀

6、為單體質(zhì)量的1.16％，且m<,CAN>：m <,KSB>=1：5，m<,NaHSO<,3>>：m <,KSB>=1：3；反應(yīng)時間4h；前期反應(yīng)溫度45 ℃，后期反應(yīng)溫度75℃；單體濃度1.6mol/L；m<,AA>：m<,AA>=3：1；引發(fā)劑分散時間45min；烘干溫度70 ℃。 四、在最佳制備工藝條件下制備的高吸水性樹脂其吸水倍率達(dá)450倍吸水速率快，10min左右即能達(dá)到飽和量的91％，其動力學(xué)類型結(jié)果為CaseⅠ類型，

7、高分子鏈在水中伸展迅速占主導(dǎo)地位。高吸水性樹脂保水性能好，土壤抑蒸效果明顯；重復(fù)利用性能突出，使用8次后樹脂吸水倍率仍達(dá)210余倍，適合重復(fù)利用；穩(wěn)定性好，不易霉變。 五、高吸水性樹脂的接枝效率為50.5％，單體轉(zhuǎn)化率為86％，通過紅外光譜確定了其鳳眼蓮接枝AA/AM結(jié)構(gòu)的生成；DSC分析表明，高吸水性樹脂具有良好的耐熱性，玻璃化溫度在113.45℃；通過掃描電鏡觀察到高吸水性樹脂端面存在許多細(xì)孔、蜂窩結(jié)構(gòu)，表面有大量呈“島嶼”