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高吸水性树脂是一种部分交联的新型功能高分子材料,它吸水倍率高,保水性能好,还能保肥增肥,因此被广泛应用于医疗卫生、农林园艺及工业等各个领域。目前市场上所使用的高吸水性树脂几乎都是聚丙烯酸类,它存在着生物降解性差,环境污染严重以及资源环境日益消耗并趋于短缺的问题。因此多糖与烯类不饱和单体接枝共聚制备高吸水性树脂引起了人们极大的关注。
本文采用价格低廉、来源广泛的天然淀粉为原料合成了可生物降解的高吸水性树脂,由于淀粉是可生物降解的天然高分子材料,因此它能够提供高浓度、高活性的微生物及其生长环境,从而使所制备的高吸水性树脂具有生物降解性。
本文通过自行设计的工艺流程,以部分中和的丙烯酸(AA)为单体接枝天然淀粉,过硫酸钾为引发剂,N,N—亚甲基双丙烯酰胺(NMBA)为交联剂,用水溶液法合成了高吸水性树脂,确定了合成这类树脂的工艺路线,系统研究了反应条件对其吸水性能的影响,得出了反应的最佳工艺,在该工艺下所制备的树脂在去离子水中的吸水倍率高达1241g/g。
从热力学和结构两个方面对树脂的吸水机理进行了探讨,为进一步建立高吸水性树脂吸水的数学模型提供了基础;并在差式量热扫描仪(DSC)的样品盒中分别在有氮气保护和没有氮气保护下以丙烯酸为单体合成了高吸水性树脂,并用DSC对反应过程进行了研究,得出在空气中反应的最佳温度,最后在宏观状态下以水溶液法进行了验证。
基于对吸水机理的理解,本文提出了改善耐盐性的途径,并通过引入第三单体——丙烯酰胺,利用基团之间的协同效应大大提高了高吸水性树脂的耐盐性能,制备了吸0.9%NaCl溶液达118g/g的耐盐性高吸水性树脂,并对高岭土复合高吸水性树脂进行了初步探讨。
对高吸水性树脂的保水增肥性能研究表明:它具有极好的保水性和热稳定性,并对氮肥具有较强的吸附和固定作用。最后通过土壤掩埋法和霉菌生长法对其生物降解性进行了探讨,结果表明所制树脂易于生物降解,是环境友好型材料。