学士学位论文课程设计聚丙烯酸高吸水树脂psa的制备及其性能研究.docx

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学士学位论文课程设计聚丙烯酸高吸水树脂psa的制备及其性能研究

吉林化工学院

材料科学与工程学院课程设计

聚丙烯酸高吸水树脂（PSA）的制备及其性能研究

Thepreparationofpolyacrylicacidofhighwaterabsorbingresin（PSA）anditsperformancestudy

学生学号：

1310984203

学生姓名：

王建龙

专业班级：

材料科学与工程1302

指导教师：

刘梦竹

起止日期：

2016.11.07～2016.11.23

吉林化工学院

课程设计任务书

课题名称

聚丙烯酸高吸水树脂（PSA）的制备及其性能研究

完成时间

2016.11.07-201611.23

指导教师

刘梦竹

职称

讲师

学生姓名

王建龙

班级

材科1302

总体设计要求和技术要点

总体设计要求：

1.通过设计，培养学生具有初步的设计思想和分析问题、解决问题的能力，了解设计的一般方法和步骤。

2.初步培养学生的设计基本技能，如某产品的结构尺寸设计计算、某工艺流程的制定、，并绘图、查阅手册和设计资料，熟悉标准和规范等。

3.使学生了解一般产品的基本生产流程，能结合工程实际，制定产品生产的一般流程、所需材料、技术要点，培养学生对产品生产问题的严肃认真和负责的态度。

工作内容及时间进度安排

例：

1.高吸水树脂设计准备2天

2.材料结构尺寸计算、选择材料2天

3.编写设计说明书、使用说明书1天

4.绘制CAD图2天

5.设计总结2天

6.答辨1天

共10天

课程设计成果

1、设计说明书：

设计说明书是存档文件，是设计的理论计算依据。

说明书的格式如下：

（1）统一模板，正规书写，格式参考毕业论文格式；

（2）说明书的内容及计算说明项目：

（a）、对设计课题的分析；（b）、设计计算过程；（c）、产品技术指标；（d）、参考文献。

2、设计图纸（必选）：

（1）手绘实验流程图要求如下：

（a）、图面清晰（b）注出必要的技术条件。

（2）可附图若干张（A4）。

摘要

以丙烯酸及其钠盐为单体，以过硫酸钾为引发剂，N,N'一亚甲基双丙烯酞胺为交联剂，采用不通氮气及不除去丙烯酸中阻聚剂的新工艺，通过水溶液聚合合成了聚丙烯酸钠高吸水树脂。

文章研究了丙烯酸的中和度、引发剂用量及交联剂用量对聚丙烯酸钠高吸水树脂吸水率的影响。

水溶液聚合法合成了聚丙烯酸钠强吸水树脂。

研究了单体浓度、反应温度及交联剂用量、引发剂用量对树脂吸水率的影响。

研究了以丙烯酸和丙烯醚胺为原料，以过硫酸钾作引发剂，N,N一亚甲基双丙烯醚胺为交联剂制备聚丙烯酸/丙烯醚胺高吸湿性树脂的方法和其工艺过程，得到了影响产品吸湿量的主次因素通过单因素分析研究了AA与AM的质量配比、中和度、单体浓度对树脂吸湿倍率的影响。

高吸水性树脂是一类新型的功能性高分子材料。

由于独特的吸水、保水性能，高吸

水树脂在医药卫生、农林.园艺、荒漠治理等方面获得了广泛的应用。

吸水倍率、耐盐性、

吸水速率及凝胶强度是衡量高吸水性树脂性能的几项重要指标。

研究具有吸水倍率高、

耐盐性能好、吸水速率快及凝胶强度高的高吸水性树脂己经成为该领域的主要研究方向。

关键词：

丙烯酸；N,N'一亚甲基双丙烯酞胺；高吸湿性树脂；制备工艺；吸湿性能

Abstract

Thepolysodiumacrylatesuperabsorbentpolymerwassynthesizedbygraftpolymerizationthroughthenewtechnologyofnonitrogenandnotremovingpolymerizationinhibitorinacrylicacid.Inthesynthesisprocess，acrylicacidanditssodiumsaltwereasmonomer，potassiumpersulfatewasasinitiatorandN，N-methylenebisacrylamideascrosslinkingagent.Theinfluencesofneutralizationdegreeofacrylicacid，contentofinitiatorandcrosslinkingagentonthewater-absorbingcapacitywerestudied，andtheopti-minedsynthesisconditionsonthisproductwasstudiedthroughorthogonalexperiments.Apoly（acrylicacid-acrylamide）resinwassysthesizedfromacrylicacid（AA）andacrylamide（AM）,withN,N-methylenebisacrylamideascrosslinkinagent,potassiumpersulfateasinitiatorbymeansoforthogonalexperiment.Thefactorseffectingthemoistureabsorptionpropertyofithavebeengot.TheeffectsofweightratioofAAandAM，neutralizationdegreeofacrylic;acidandmonomercontenttothemoistureabsorptioncapabilityhavebeenstudiedbysinglefactoranalysis.

SuperAbsorbentPolymer（SAP）isakindoffunctionalpolymerofmaterial.Becauseofitsdistinctivewater-absorbingandwater-preservingproperties,SAPhavebeenusedforwater-keepingandwater-savinginagriculture,forestry,horticulture,etc.Absorbing

performance,anti-saltperformance,absorbingrate,absorbingkeepingareimportantindexesforSAP.Soresearchinghighanti-saltperformance,quickabsorbingrate,highabsorbingkeepingperformancehavebecomeimportantdirectionforscientificworkers.

KeyWords：

:

Acrylicacid;N,N-methylenebisacrylamide;highmoisture-absorbingresin;Preparation;moistureabsorptionproperty

目录

摘要I

AbstractII

聚丙烯酸高吸水树脂的制备及其性能研究2

第1章绪论3

1.1引言3

1.2高吸水性树脂的吸水机理3

1.3高吸水性树脂的研究进展4

1.4高吸水性树脂研究存在的问题5

1.5参考文献6

第2章聚丙烯酸高吸水树脂（PSA）的制备及其性能研究实验方案设计8

2.1实验目的和任务8

2.1.1实验目的8

2.1.2实验任务8

2.2实验场地及试剂8

2.2.1实验场地和环境条件8

2.2.2实验试剂8

2.2.3实验设备8

2.2.4高吸水树脂的制备8

2.2.5该吸水树脂的性能测试9

2.2.6反应过程9

第3章结论13

聚丙烯酸高吸水树脂（PSA）的制备及其性能研究

Thepreparationofpolyacrylicacidofhighwaterabsorbingresin（PSA）anditsperformancestudy

第1章绪论

1.1引言

高吸水性树脂是一种具有三维空间网络结构的强亲水的功能性高分子材料。

由于其能吸收自身质量数百倍甚至数千倍的水，吸水后即使加压也不易失水，因而在国内外已广泛应用于农林园艺、医疗卫生、食品和建材等领域。

目前，高吸水性树脂主要有两大类，其一是淀粉或纤维素与乙烯基单体的接枝共聚物，其二是合成树脂。

聚丙烯酸钠属于合成的高吸水性树脂，由于其性能稳定、品质好、原料来源广泛而倍受关注【1-5】。

探索影响吸水性树脂的吸水能力和保水能力的因素是研究和开发其用途的关键问题。

高吸水树脂是一种新型的功能高分子材料。

高吸水树脂含有强亲水性基团，经适度交联而具有三维网状结构，能吸收其自身质量数百倍甚至上千倍的纯水而成凝胶状C17。

高吸水树脂具有吸水容量大、吸水速率快、保水能力强且无毒无味等优越性能，因而被广泛地应用于农业、林业、园艺、医药卫生、食品、建筑材料、日用化工等各个方面。

1.2高吸水性树脂的吸水机理

高吸水性树脂的吸水原理是未来树脂分子设计及应用的前提条件，目前根据相关研究，影响树脂吸水能力主要有三大因素，它们分别是:

一、高吸水性树脂与水混合自由能;二、聚合物网络的弹性收缩能力;三、树脂内吸水固定离子。

其中它的结构主要由高分子骨架和吸水官能团这两部分构成的。

高吸水性树脂的高分子骨架是具有一定交联度的网络状结构，而吸水官能团则包括-COOH和-COONa等一系列亲水性基团。

它的微观结构在不同的合成体系卜呈现出不同的状态，NakamuraK等训用DSC,NMR法分析树脂微观结构中水的结合状态，结果表明水在树脂中呈现三种状态，即不冻结结合水、冻结结合水、自由水，其中自由水占大部分。

这就表明了高吸水性树脂是高度扩展的网络状结构，而网络结构内外的渗透压在树脂吸水中起到关键作用。

吸水材料在吸水过程中一般有两种主要的吸水方式:

一种是通过材料表面的毛细管吸附及水分子的自由扩散作用来达到吸水的目的;另一种是水分子通过氢键与吸水材料中的亲水基团紧密结合，形成结合水。

在高吸水性树脂的吸水过程中，这两种吸水方式都发挥了重要作用，而其超高的吸水量则主要是靠后一种吸水方式州。

首先，水分子通过毛细管吸附作用和自由扩散作用开始慢慢进入树脂吸水体。

当水分子还未进入吸水体前，其高分子网络是处于固态的束缚状态，离子还没有电离成离子对。

一旦水分子进入吸水体，其内的亲水性基团在水合作用卜与水分子结合，高分子网络随即被激活。

同时亲水基团开始离解，高分子网逐渐扩张，离子浓度差在层架间形成。

通过内外渗透压差，水分子进一步向高分子网内部渗透，直到网络内外的渗透压逐渐趋于平衡[7-8]。

伴随着吸水量的不断增多，水分子渐渐占满树脂内部低交联度的三维空间网络结构，这时三维空间网络结构对于其内部的水分子的弹性束缚力也随之增加，当两者达到动态平衡时，高吸水性树脂就完成了吸水过程。

1.3高吸水性树脂的研究进展

面对全球高吸水性树脂研究的迅猛发展，我国的研究与国外的先进水平仍存在一定的差距，但是我国的科研工作者经过不懈的努力也在高吸水性树脂研究的各个领域做出了不少贡献。

1.3.1吸水机理研究

应机理和合成