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本文介绍了国内外高吸水性树脂在合成及性能方面的研究概况和最新成果。以天然化合物淀粉为主要原料,通过与丙烯酸及丙烯酰胺接枝共聚反应来合成高吸水性树脂。
首先对硝酸铈铵、过硫酸铵、过硫酸铵-亚硫酸氢钠三种不同引发体系在相似条件下的淀粉与丙烯酸接枝共聚反应进行了研究,以接枝率、接枝效率为考察目标,确定了过硫酸铵-亚硫酸氢钠引发体系优于另外两种,并结合反应机理的分析,证实了该引发体系为最好的引发体系。
对以过硫酸铵-亚硫酸氢钠为引发体系的玉米淀粉与丙烯酸的接枝共聚反应进行了进一步的研究,最佳反应条件为过硫酸铵2.8mol/L,过硫酸铵/亚硫酸氢钠的摩尔比为3:1,反应温度30℃,单体浓度2.0mol/L,单体中和度80%,反应时间3h,得到反应产物的接枝率70.5%,接枝效率84.2%,该产物吸收蒸馏水520g/g,吸0.9%NaCl水溶液35g/g。
为提高吸0.9%NaCl水溶液的倍率,引入第二单体丙烯酰胺,通过试验,对影响淀粉-丙烯酸-丙烯酰胺二元接枝共聚的因素:淀粉/单体比例、丙烯酸/丙烯酰胺比例,聚合温度、单体加入方式、聚合时间、丙烯酸中和度等进行考察,确定了淀粉二元接枝共聚的最佳工艺条件。其产物吸收蒸馏水550g/g,吸0.9%NaCl水溶液的倍率95g/g。
采用红外光谱仪对合成的高吸水性树脂进行了结构表征,证明了产物确实为淀粉接枝共聚物。另外采用扫描电子显微镜观察样品的微观形貌及结构变化,吸水后凝胶的网络结构清晰可见。
通过真菌生长法和土壤掩埋法,对所合成的淀粉接枝聚合物进行生物降解实验,树脂的降解百分比分别为90.6%和81.0%。说明本文合成的高吸水性树脂有良好的生物降解性,不会造成白色污染。