棉籽蛋白接枝丙烯酸高吸水性树脂合成与性能研究

论文编号:CL007  本论文字数:19997,页数:35

摘        要
 高吸水性树脂是一类新型的功能性高分子材料,具有优异的性能和广泛的用途。由于其独特的吸水、保水性能，在农林园艺、医药卫生用品、食品加工、沙漠治理等方面获得广泛的应用。本文利用棉籽蛋白接枝丙烯酸合成了一种新型的蛋白质高吸水树脂，并研究了其吸水性能。实验以丙烯酸（AA）、氢氧化钠和棉籽蛋白为原料，N，N-亚甲基双丙烯酸胺（NMBA）为交联剂，过硫酸钾（KBA）和无水亚硫酸钠为引发剂，采用水溶液聚合法合成共聚物高吸水性树脂。采用L16(45)正交表进行试验，得到最优的工艺条件为：温度为70℃、棉籽蛋白为丙烯酸单体用量的4.5%、交联剂的用量为单体用量的0.05%、引发剂用量为单体总量的0.8%、丙烯酸中和度为90%，在此条件下合成得到的高吸水性树脂的最大吸水倍数可达842.9g/g。通过单因素实验研究了棉籽蛋白与单体配比、反应温度、交联剂用量、引发剂用量、丙烯酸中和度等因素对吸水树脂吸水性能和各种盐类水溶液中的吸液能力的影响。
关键词：高吸水树脂  合成  棉籽蛋白  丙烯酸

Preparation and Properties of Cottonseed Protein-based Superabsorbent Resin

 Abstract: Super absorbent polymer (SAP) is a new kind of functional polymer material with many advantageous properties and wide applications. Because of its distinctive water absorbing and water retention performance, SAPs have been widely used in personal hygiene, agriculture, horticulture, medicine, food handling, forestry, etc. In this paper, a novel protein-based SAP was synthesized by graft coplolymerization of cottonseed protein(CP) and acrylic acid(AA) and its swelling properties were investigated as well. This SAP was synthesized by solution based copolymerization, using acrylic acid, sodium hydroxide and cottonseed protein as raw material, N,N-Methylene bisacrylamide (NMBA) as cross-linking agent, potassium persulphate and sodium sulfite as the initiator. The optimum reaction condition was obtained by orthogonal experiments design: temperature=70℃,CP：AA=4.5:100, NMBA:AA=0.05:100,initiator:AA=0.8:100, degree of neutralization of AA=80%. Under this condition, the swelling ratio of SAP resin in demonized water reached 842.9g/g.The effects of the certain variables of the graft copolymerization (i.e. the ratio of cottonseed protein to AA, reaction temperature, amount of cross-linker and initiator, the degree of neutralization of AA)on the swelling capacity of SAP were measured.
Key words: super absorbent polymer; synthesis;cottonseed protein;acrylic acid

 目        录
 1前言 1
 1.1高吸水性树脂简介 1
 1.1.1高吸水树脂的分类 1
 1.1.2高吸水树脂的吸水机理 2
 1.1.3高吸水树脂的制备 2
 1.1.4高吸水性树脂的性能 3
 1.1.5高吸水树脂的应用 4
 1.1.6高吸水树脂的发展前景 5
 1.2 棉籽蛋白的简介 5
 1.2.1 棉籽的成份以及棉籽蛋白的营养特性 6
 1.2.2 影响棉籽蛋白品质的成分 6
 1.2.3 开发棉籽蛋白的意义 6
 1.2.4 棉籽蛋白的应用前景 7
 1.3蛋白类接枝高吸水树脂研究 9
 1.4 实验研究的目的和内容 10
 1.5 小结 10
 2 棉籽分离蛋白的制备与测定 11
 2.1 棉籽分离蛋白溶液的制备 11
 2.1.1 实验仪器与药品 11
 2.1.2 实验方法 11
 2.2 棉籽分离蛋白溶液的测定 11
 2.2.1 原理 11
 2.2.2 实验仪器与药品 12
 2.2.3 实验方法 12
 2.2.4 实验结果 14
 2.3 工作曲线的绘制 14
 2.3.1 实验仪器与药品 14
 2.3.2 实验方法 14
 2.3.3 结果与分析 14
 3棉籽蛋白接枝丙烯酸高吸水树脂的合成 16
 3.1 实验部分 16
 3.1.1实验仪器与药品 16
 3.1.2 实验方法 16
 3.1.3 吸水性能测试 16
 3.2 结果与讨论 17
 3.2.1交联剂用量的影响 18
 3.2.2 温度的影响 18
 3.2.3 丙烯酸与棉籽蛋白配比的影响 18
 3.2.4 中和度的影响 18
 3.2.5 引发剂用量的影响 19
 3.2.6 正交试验结果的极差分析 19
 3.3 小结 19
 4 聚合反应条件对树脂吸水率的影响 20
 4.1 实验部分 20
 4.1.1实验仪器与药品 20
 4.1.2 实验方法 20
 4.1.3 吸水性能测试 20
 4.2 结果与讨论 21
 4.2.1 棉籽蛋白与丙烯酸的配比对吸水树脂吸水率的影响 21
 4.2.2 交联剂用量对吸水树脂吸水率的影响 21
 4.2.3 温度对吸水树脂吸水率的影响 22
 4.3 小结 23
 5 高吸水树脂性能研究 24
 5.1 实验部分 24
 5.1.1实验药品 24
 5.1.2 实验方法 24
 5.2 结果与讨论 24
 5.2.1 不同pH值溶液的吸液性能 24
 5.2.2 不同浓度氯化钠溶液的吸液性能 25
 5.3 小结 26
 6 结论 27
 参  考  文  献 28
 致        谢 31