高分子专业课程设计.docx

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高分子专业课程设计

专业方向课程设计

题目：

淀粉改性吸水性树脂的制备

学院：

化学化工学院

专业:

高分子材料与工程班级:

0801学号:

200806190125

学生姓名：

郑鹏飞

导师姓名：

黄先威刘拥君刘艳丽禹新良

完成日期：

2011年7月1日

课程设计任务书

学院：

化学化工学院专业：

高分子材料与工程班级：

0801

姓名：

郑鹏飞同组人员姓名：

尹业锋

一．课程设计题目：

淀粉改性吸水性树脂的制备

二．课程设计内容及设计要求：

1.查阅文献资料，了解吸水性树脂的研究进展，设计实验方案，提交开题报告；

2.采用淀粉为基体，采用铈离子引发体系接枝烯类单体制备高吸水性树脂，通过系列实验探索实验条件，作好实验的详细真实记录并及时小结分析；

3.精选实验样品进行吸水性能和耐盐性能的测试，并进行有关表征；

4.归纳、分析总结实验研究数据，撰写课程设计论文；

三．课程设计时间安排：

6月19日至7月2日

第18周

查阅文献，了解吸水性树脂的研究进展，设计实验方案，并开始实验研究。

第19周

继续进行实验研究，精选实验样品并进行测试，归纳总结写出课程设计论文。

四．主要参考资料：

指导教师：

黄先威刘拥君刘艳丽禹新良

教研室主任：

黄先威

教学副院长：

陈建芳

2011年6月17日

目录

前言-------------------------------------------------------------------------------------------------------------

1实验部分-----------------------------------------------------------------------------------------------------

1.1原材料-----------------------------------------------------------------------------------------------------

1.2树脂的制备-----------------------------------------------------------------------------------------------

1.2.1淀粉的酯化-----------------------------------------------------------------------------------------

1.2.2高吸水性树脂的合成--------------------------------------------------------------------------------

1.3性能测试---------------------------------------------------------------------------------------------------

2结果与分析-------------------------------------------------------------------------------------------------

2.1淀粉与MA配比的影响----------------------------------------------------------------------------

2.2交联剂的浓度对高吸水性树脂的吸水率的影响-------------------------------------------

2.3引发剂（BPO）浓度的影响--------------------------------------------------------------------------

2.4其他条件的选择----------------------------------------------------------------------------------------

3结论------------------------------------------------------------------------------------------------------------

参考文献-------------------------------------------------------------------------------------------------------

前言

高吸水性树脂是一种新型的高分子材料，是一种含有羟基、羧基等亲水基团，并具有一定交联度的水溶胀型的高分子聚合物，具有高吸水性、高保水性等特性，在处于吸水状态时其保水性好，在压力下水也不会从中溢出，它能够吸收自身重量几百倍至千倍的水分，无毒、无害、无污染；所吸水分不能被简单的物理方法挤出，并且可反复释水、吸水。

而传统的吸水性材料，如海绵、吸水纸、脱脂棉、硅胶等，吸水量最大也只能吸收自身重量的20倍左右，且受到挤压后吸附的水易被挤出。

广泛应用于农林业方面，可在植物根部形成“微型水库”。

高吸水性树脂除了吸水，还能吸收肥料、农药，并缓慢的释放出来以增加肥效和药效。

高吸水性树脂以其优越的性能，广泛用于农林业生产、城市园林绿化、抗旱保水、防沙治沙，并发挥巨大的作用。

此外，高吸水性树脂还可应用于医疗卫生、石油开采、建筑材料、交通运输等许多领域。

通常对淀粉进行改性制高吸水性树脂的方法很多。

例如，有的先用高锰酸钾或双氧水氧化处理淀粉后再与丙烯酸等单体进行共聚；有的先把淀粉糊化再与丙烯酸等单体共聚。

其中,前者制得的树脂吸水性较好,但树脂有很强的水溶性,致使其保水性能差而后者,淀粉糊与单体的接枝率偏低,并且所选用的共聚催化剂多为重金属盐（如,硝酸铈铵）,使得其在卫生用品、食品等方面的应用受到一定的限制。

本实验通过酯化反应直接在淀粉链段上引人不饱和双键,而后再与其他单体进行共聚所得树脂的吸水率,保水性均很好,并且还加人适当的无机吸水材料,提高了吸水树脂的保水性和耐盐水性

1.实验部分

1.1原材料

淀粉，马来酸酐（MA），丙烯酸,氢氧化钠,引发剂过氧化苯甲酰（BOP）,交联剂

（N、N一二亚甲基一二甲基丙烯酸酰胺）

1.2树脂的制备

1.2.1淀粉的酯化

在250ml三口烧瓶中加人2克淀粉和30ml甲苯搅拌使其充分溶解,然后再加人一定量的顺酐,加热至90℃，回流反应3h.

1.2.2高吸水性树脂的合成

将一定量引发剂过氧化苯甲酰、30克丙烯酸混合均匀后加人恒压滴液漏斗中,以一定的滴加速度加人到上述酯化后的淀粉中,于30分钟内滴加完毕，保温90℃反应1h后,加入一定量交联剂（N、N一二亚甲基一二甲基丙烯酸酰胺）再在此温度下反应2h，

然后再加人一定量膨润土,搅拌混合30分钟降温至室温后再加人0.9%的氢氧化钠溶液,溶液充分溶解后用乙醇洗涤数次然后再烘干、粉碎、过筛最后制得高吸水性树脂。

1.3性能测试

吸水率可以通过测定每克高吸水性树脂单位时间的吸水量来确定,而保水性能

可以应用重力挤压法进行测定。

用分析天平准确称取0.1～0.2g吸水树脂放入烧杯中,分别倒入150m蒸馏水或自来水放置一段时间,用80目筛网滤去多余的水,称出吸水凝胶质量,计算吸水率。

2结果与讨论

2.1淀粉与MA配比的影响

淀粉中含有大量的羟基可直接与顺酐进行酯化反应形成顺丁烯二酸单酯（形成双醋且需加催化剂）即通过醋化反映直接在淀粉上引人不饱和键使其很容易和丙烯酸和交联剂进行共聚。

淀粉与顺酐的酯化率对吸水树脂的性能有很大的影响，当顺醉与淀粉的质量比太低

时,其酯化率很低,即大部分淀粉链上未引人不饱和键,丙烯酸难于与淀粉形成高的共聚物,使得大部分高分子未形成三维网络结构,树脂可溶于水；反之,当MA与淀粉的混合比太高时,淀粉链上的羟基大部分被酯化,形成的共聚物的交联度过大,反而使形成的三维网络结构的空间变小,致使产品的吸水能力变差。

经实验由下表得知,当MA质量为0.8克时（即当MA与淀粉的质量比为0.4时）,所得产品的吸水率最高.

2.2交联剂的浓度对高吸水性树脂的吸水率的影响

由上表可知,随着交联剂用量的增加树脂的吸盐水能力会逐渐增加,最后趋于恒定。

而吸收去离子水的能力呈先增加后略下降的趋势。

这是由于随着交联剂的浓度的增加,共聚物的交联度也增加,其中形成的网络结构的空间变小,故吸水率变小实验发现交联剂的浓度以单体总量的0.3%为宜。

2.3引发剂（BPO）浓度的影响

一般,引发剂的类型对树脂的性能影响不大,但它们的活性在不同的温度下有很大的差别。

通常自由基聚合的引发剂的量占总单体的0.1%-1%。

由上表知当BPO占单体总质量的0.5%时,反应放热较平稳,反应速度较快,所得的吸水性树脂吸水率也较高.

2.4其他条件的选择

膨润土是一种以蒙脱石为主要成分的戮土,它是一种三层结构的硅酸盐矿物,每个晶层的两端都是硅氧四面体,中间夹着一层铝氧八面体,晶层之间的氧原子联系力很小,水很容易进人晶层中间,引起膨胀,因此膨润土有很强的吸水性；而且晶格中的Al和Si常易被Mg、Fe、Zn等离子置换,吸附离子后,使得晶层之间的距离增加,更易吸收

水。

因此,膨润土是一很好的无机吸水性材料,其耐盐水性也很好。

通过实验可知,当膨润土占体系总重量的12%时,吸水率最好,保水性能也很好。

氢氧化钠的加人量对树脂的吸水性也有较大的影响。

氢氧化钠的量太少时,树脂中还含有较多的羧酸,在水中形成足够多的三维网状结构,吸水性差；但氢氧化钠的加人量过多,树脂中的羧基大部分被中和,使得树脂的水溶性增加,吸水与保水能力变差。

当加人氢氧化钠的物质的量为体系中总梭基的物质的量的

一半时,树脂的吸水与保水性均较好。

3结论

（1）合成具有较好吸水率,保水性的改性淀粉类高吸水性树脂,其吸收去离子水为320g/g.

（2）MA与淀粉的比例,以及交联剂和引发剂的浓度对吸水性树脂的性能有较大的影响.

（3）加人膨润土,可改善树脂的吸水率和保水性,又能降低成本，该树脂有很高的市场前景.

参考文献:

[1]邹新禧.超强吸水剂[M].北京;化学工业出版社,2001.

[2]廖列文,崔英德,康正,等.淀粉接枝丙烯酸高吸水树脂及在食品保鲜中的应用[J],广州化工,2000

[3]刘晓洪,曾莹.淀粉接枝类高吸水树脂的生物降解性与毒性研究[J],精细石油化工,2003，11（6）；25-26

[4]万涛,何文琼.反相悬浮聚合膨润土复合聚丙烯酸钠一丙烯酸胺高吸水树脂的研究[J],弹性体,2003,13

（2）:

8-12.

[5]刘淑娟,于善普,张桂霞过氧化氢冰体系中纤维素非均相接枝制备高吸水材料[J].弹性体,2003,13

（2）30-33

[6]薛国庆,张利平,潘英.化学引发合成玉米淀粉接枝共聚物的一种新方法[J]化学世界,2003.（3）;131-133.

　　　–

设计评语：

指导教师：

年月日

设计成绩评定：

备注：

化学化工学院课程设计评分表（Ⅰ）

专业班级高分子0801姓名郑鹏飞学号_200806190125_

评价单元

评价要素

评价内涵

满分

评分

知识水平

30%

文献查阅与

知识运用能力

能独立查阅文献资料，并能合理地运用到课程设计之中；能将所学课程（专业）知识准确地运用到课程设计之中，并归纳总结本课程设计所涉及的有关课程知识

20

课程设计方案设计能力

课程设计整体思路清晰，课程设计方案合理可行

10

说明书质量

50%

文题相符

与课程设计任务书题目相符，内容与文题相符

5

写作水平

整体思路清晰，结构合理，层次分明，语言表达流畅，综合概括能力强

30

写作规范

符合课程设计说明书的基本要求，用语、格式、图表、数据、量和单位及各种资料引用规范（符合标准）；符合课程设计规定字数

15

学习表现

20%

工作量

课程设计工作量饱满，能按时完成课程设计规定的工作量

10

学习态度

学习态度认真，遵守课程设计阶段的纪律，作风严谨，按时完成课程设计规定的任务，按时上交课程设计有关资料

10

指导教师评定成绩：

实评总分　　　　　　　　；成绩等级　　　　　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　　　指导教师（签名）

注：

按优（90-100分）、良（80-89分）、中（70-79分）、及格（60-69分）、不及格（60分以下）五档制评定成绩。