甘薯淀粉基高吸水樹脂的合成及性質研究.pdf

1、隨著科學技術的發(fā)展，淀粉作為一種來源豐富的天然高分子，由于其具有可再生、生物可降解等性質，越來越多地被應用于社會生產(chǎn)的各個方面，對淀粉進行接枝改性將能更有效地拓展其應用空間。甘薯是富含淀粉的作物，我國甘薯年產(chǎn)量達10Mt，居世界之首，對其進行深度高值化加工利用十分迫切。本論文以甘薯淀粉為原料，采用溶液聚合法合成了甘薯淀粉接枝共聚高吸水樹脂，通過對其吸水機理、溶漲理論及生物降解性能的研究，獲得主要結果如下： 1.以KMnO4取代傳

2、統(tǒng)的鈰鹽為引發(fā)劑，在酸性條件下合成了甘薯淀粉-丙烯酰胺接枝共聚物，制備出吸水率達1127g/g的高吸水樹脂；甘薯淀粉接枝丙烯酰胺高吸水樹脂的最佳工藝條件為：淀粉/單體=1/7.5，催化劑濃度5.4mmol/L，引發(fā)劑濃度1.5mmol/L。 2.以過硫酸鹽為引發(fā)劑，甘油為交聯(lián)劑，在室溫下合成的甘薯淀粉-丙烯酸高吸水樹脂吸水率達980g/g，較好地解決了現(xiàn)有工藝中淀粉需高溫糊化、接枝反應需通N2保護等問題，有效簡化了合成工藝；通過

3、添加碳酸氫鈉作為致孔劑合成的甘薯淀粉-丙烯酸多孔高吸水樹脂，其吸液速率提高30％。 3.在甘薯淀粉-丙烯酸高吸水樹脂合成的基礎上，研究了多元共聚及添加Al2(SO4)3、EDTA等成分對高吸水樹脂吸水性能和吸鹽性能的影響。結果表明：甘薯淀粉接枝丙烯酸/丙烯酰胺三元共聚高吸水樹脂或甘薯淀粉接枝丙烯酸共混EDTA高吸水樹脂均能夠顯著提高樹脂的吸鹽性能。不同種類甘薯淀粉基高吸水樹脂的水凝膠強度及其重復吸水性能試驗結果表明：甘薯淀粉接枝

4、丙烯酸/丙烯酰胺高吸水樹脂吸水8次后，其吸水率仍能保持最大吸水率的85.6％，提高樹脂的水凝膠強度可以改善其重復吸水能力。 4.采用Berens-Hopfenberg擴散-松弛模型，研究了高吸水樹脂的組成、粒度大小、溶液濃度對樹脂溶脹行為的影響。結果表明：高吸水樹脂的溶脹過程符合擴散-松弛模型。在高吸水樹脂吸液過程的起始階段，水分子擴散占主導地位，吸液一段時間后，鏈段松弛吸水開始影響樹脂的溶脹行為。水分子的擴散和大分子鏈段的松弛

5、對樹脂的吸水率都有貢獻，但不同條件下貢獻大小不同。樹脂制備過程中，單體用量越多，高吸水樹脂平衡吸水率中擴散吸水所占的比例就越大；高吸水樹脂粒度越小，擴散吸水所占的比例越大；溶液濃度越大，樹脂接枝鏈段松弛速率越小，擴散吸水在平衡吸水率中所占的比例越大。 5.研究了溶液中離子種類、濃度對高吸水樹脂吸液率的影響，結果表明：高吸水樹脂的吸液能力與溶液中陰離子種類、價態(tài)無關，與陽離子價態(tài)、濃度有關。一價陽離子的種類不影響樹脂吸液率，隨著一

6、價陽離子濃度的增大，樹脂吸液率降低；二價陽離子種類影響樹脂吸液率。根據(jù)高吸水樹脂吸液過程中溶液電導率的變化，探討了樹脂的吸液機理，推導出高吸水樹脂在溶液中產(chǎn)生的滲透壓π的計算公式，證明樹脂內(nèi)外的滲透壓是樹脂吸液的主要動力。 6.研究了黑曲霉、米曲霉、枯草芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌對甘薯淀粉接枝共聚丙烯酸高吸水樹脂的生物降解作用，發(fā)現(xiàn)微生物產(chǎn)淀粉酶活影響其對高吸水樹脂的降解能力，酶活越大，高吸水樹脂降解率越高，這說明高吸水樹脂的降解主