环境友好复合高吸水性树脂的制备与性能研究

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题名	环境友好复合高吸水性树脂的制备与性能研究
作者	王文波
学位类别	工学博士
答辩日期	2010-05-07
授予单位	中国科学院研究生院
导师	王爱勤
关键词	复合高吸水性树脂瓜尔胶羧甲基纤维素海藻酸钠黏土腐植酸钠半互穿网络 superabsorbent composite guar gum carboxymethyl cellulose sodium alginate clay sodium humate semi-IPN
学位专业	材料学
中文摘要	高吸水性树脂是近年来发展最快的功能高分子材料之一，在理论研究和应用开发方面均取得了显著进展。针对目前高吸水性树脂产品普遍存在生产成本高、耐盐性差、功能单一和环境不友好等缺点，本论文以可生物降解的天然瓜尔胶（GG）、羧甲基纤维素（CMC）和海藻酸钠（NaAlg）为基质，部分中和的丙烯酸（NaA）和丙烯酰胺（AM）为单体，凹凸棒（APT）、蒙脱土（MMT）、麦饭石（MS）、蛭石（VMT）、累托石（REC）、白云母（MVT）、腐植酸钠（SH）、草木灰（PA）和聚乙烯吡咯烷酮（PVP）为复合组分，采用水溶液聚合法制备了5 个系列新型环境友好复合高吸水性树脂，优化了制备条件，探讨了接枝聚合反应和肥料的缓释机理，考察了不同复合组分对树脂性能的影响以及树脂在不同介质中的溶胀性能。主要研究结果如下： 1. 用水溶液聚合法分别合成了GG-g-PNaA/APT、MMT、MS、MVT 以及CMC-g-PNaA/APT、REC 复合高吸水性树脂，优化了制备条件。红外光谱（FTIR）和扫描电镜（SEM）分析表明，GG、CMC、NaA 与无机黏土发生了接枝共聚反应，引入黏土显著改善了树脂的网络和表面结构，提高了吸水能力和吸水速率。评价了树脂在不同介质中的溶胀行为，黏土的引入也提高了树脂的耐盐碱性、保水能力和反复溶胀能力。 2. 黏土的适度改性可进一步提高复合高吸水性树脂的性能。用盐交换、酸化和有机化改性的VMT 和REC 制备的复合高吸水性树脂的溶胀性能较原土有显著提高，其中有机化改性能更显著地提高树脂吸水能力、吸水速率和凝胶强度。研究表明，黏土的种类、来源、纯度、所含的金属离子以及表面性质对接枝聚合反应和吸水树脂的性能有显著影响。不同黏土形成复合吸水树脂的吸水能力、吸水速率、溶胀性能和反应机理存在明显差异。 3. SH 和PA 的引入赋予了高吸水性树脂缓释肥料的功能，实现了吸水、保水和缓释肥料多功能化。少量的SH 或PA 以化学键与树脂网络结合，而过量的SH或PA 则以物理填充形式存在。SH 和PA 的引入提高了吸水能力、吸水速率和耐盐碱性能。与水接触时，树脂表面或物理填充的SH 和PA 快速释放；而化学键合的SH 和PA 经解离-扩散缓慢释放。 4. CMC-g-PNaA、NaAlg-g-PNaA 与PVP 形成半互穿网络可显著提高树脂的吸水能力、吸水速率和耐盐碱性。PVP 的引入提高了反应物的分散性、改善了网络结构以及网络内部亲水基团的种类，从而改善了吸水树脂的性能。所得半互穿网络高吸水凝胶表现出了较好的pH 敏感性以及在盐溶液和表面活性剂溶液中的时间响应行为，为扩展高吸水性树脂的应用领域提供了新的途径。
学科主题	功能高分子材料
公开日期	2012-11-08
内容类型	学位论文
源URL	[http://210.77.64.217/handle/362003/1804]
专题	兰州化学物理研究所_环境材料与生态化学研究发展中心
推荐引用方式 GB/T 7714	王文波. 环境友好复合高吸水性树脂的制备与性能研究[D]. 中国科学院研究生院. 2010.