【正文】 MBA 為交聯(lián)劑， APS 為引發(fā)劑，采用紫外固化法合成了高吸 水樹(shù)脂，并通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)得出了最佳的合成條件。 殼聚糖類 殼聚糖成膠成膜性好，具有很好的生物兼容性和可生物降解性，且具有抗菌防霉、吸濕保濕、治傷、抗凝血等性能，使其成為藥物制劑研究的熱點(diǎn)。 其它方法合成高吸水樹(shù)脂 路建美等采用等離子引發(fā)聚合合成高吸水樹(shù)脂，這種等離子引發(fā)聚合制備高吸水樹(shù)脂的方法不用引發(fā)劑和交聯(lián)劑，可得到很純凈的產(chǎn)物，但是工藝過(guò)程過(guò)于復(fù)雜，反應(yīng)規(guī)模將受到一定限制。 首先是光引發(fā)階段 。 在礦山中的應(yīng)用 由于高吸水樹(shù)脂能吸附大量的水，具有高度膨潤(rùn)性、粘著性、高化學(xué)穩(wěn)定性， 安徽理工大學(xué)畢業(yè)論文 4 因此，可用于礦區(qū)大范圍堵水、含水礫石或沙層等掘進(jìn)隔水、建筑物間隙充填、各種管道連接密封防漏等。如在苗木根部加上一些吸水后的樹(shù)脂，可以提高苗木移植的成活率，還可以提高 移植苗木的保存時(shí)間。 高吸水樹(shù)脂的吸水機(jī)理 高吸水樹(shù)脂吸水后不僅可以吸收大量的水分，而且其保水性能也相當(dāng)強(qiáng)。 本科畢業(yè)論文 紫外輻射合成 CTS /AMPS/MA 高吸水樹(shù)脂 PREPARATION OF CTS /AMPS /MA COPOLYMER SUPERRABSORBENT VIA ULTRAVIOLET IRRADIATION 學(xué)院（部）： 化 學(xué) 工 程 學(xué) 院 專業(yè)班級(jí)： 應(yīng) 化 09 2 班 學(xué)生姓名： 歐 陽(yáng) 雪 梅 指導(dǎo)教師： 譚 德 新（副 教 授） 20xx 年 6 月 1 日 安徽理工大學(xué)畢業(yè)論文 I 紫外輻 射合成 CTS /AMPS/MA 高吸水樹(shù)脂 摘要 以殼聚糖 (CTS)﹑馬來(lái)酸酐 (MA)﹑ 2 丙烯酰胺基 2 甲基丙磺酸 (AMPS)為原料，過(guò)硫酸銨 (APS)為引發(fā)劑， N， N39。高吸水樹(shù)脂吸水后與水之間存在 3 種作用： ?水分子與高分子電負(fù)性強(qiáng)的氧 原子形成氫鍵結(jié)合； ?水分子與疏水基團(tuán)的相互作用； ?水分子與親水基團(tuán)的相互作用。 建筑及化工中的應(yīng)用 高吸水樹(shù)脂用于混凝土中可提高混凝土的抗壓強(qiáng)度，并維持養(yǎng)護(hù)所需的水分。 在礦山和井下經(jīng)常要人工清理大量泥漿、污泥等，如果原封不動(dòng)地進(jìn)行裝運(yùn)一般比較困難，有些污水還會(huì)散發(fā)臭氣，在這種場(chǎng)合下，如果將吸水劑混入污泥中，使其快速凝膠化，則可用鐵鍬、抓斗、傳送帶等運(yùn)輸。其次是鏈增長(zhǎng)反應(yīng)階段 ,這一階段隨著鏈增長(zhǎng)的進(jìn)行 ,體系會(huì)出現(xiàn)交聯(lián) ,固化成 型 。 顏榮華 [24]等探索研究的冷凍誘導(dǎo)相分離法制備出了具有大孔結(jié)構(gòu)的高吸水樹(shù)脂， 這種方法制備的高吸水樹(shù)脂提高了其吸水的速率以及其吸水倍率。殼聚糖類高吸水材料以其良好的性能，被廣泛地研究應(yīng)用于緩釋材料、醫(yī)用敷料、膜材料、可吸收縫合線等領(lǐng)域，但由于其成本較高，大多數(shù)成果仍然處在研發(fā)階段，上市產(chǎn)品較少。 (2)本文對(duì)最優(yōu)條件合成出來(lái)的樹(shù)脂進(jìn)行了吸水速率、吸液性能及耐熱性能的測(cè)定。隨著 AMPS含量的增加，樹(shù)脂的吸水速率先增 大后減小，這是因?yàn)殚_(kāi)始時(shí) MA 含量較高，而MA 的競(jìng)聚率較低，少量 MA 能增加聚合物分子鏈的親水性，過(guò)多的 MA 會(huì)嚴(yán)重影響共聚合和交聯(lián)的發(fā)生，使樹(shù)脂的吸水率減小 [26] 。 安徽理工大學(xué)畢業(yè)論文 16 0100200300400500 Q/NMBA/% 圖 8 交聯(lián)劑對(duì)樹(shù)脂吸水率的影響 從圖 8 可知，當(dāng)交聯(lián)劑用量為單體總量的 %時(shí)，樹(shù)脂的吸水率最高，樹(shù)脂的吸水率隨交聯(lián)劑用量的增加呈先增大后減小的趨勢(shì)。同時(shí)樹(shù)脂的吸水率隨著離子價(jià)態(tài)的增大而減小，這是因?yàn)槎鄡r(jià)態(tài)金屬離子可以與丙烯酸鏈上的 – COOH 基團(tuán)進(jìn)行絡(luò)合，形成分子間和分子內(nèi)絡(luò)合物，從而導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)體系實(shí)際的交聯(lián)度增大，使吸水率下降。 我也要特別感謝審閱和參加論文答辯組的各位老師，對(duì)你們所付出的辛勤勞動(dòng)和悉心指導(dǎo)表示深深的謝意！ 。從圖 13可以看出，經(jīng)過(guò) 140min 后，樹(shù)脂剩余 質(zhì)量為原質(zhì)量的 50%，說(shuō)明其保水性能較好。 引發(fā)劑對(duì)樹(shù)脂吸水率的影響 取上述所有因素的最佳值，改變體系的引發(fā)劑用量，引發(fā)劑用量對(duì)樹(shù)脂吸水率的影響如圖 9。 殼聚糖含量對(duì)樹(shù)脂吸水率的影響 取 n（ AMPS） ： n（ MA） = 14： 1，改變體系的殼聚糖含量，其他反應(yīng)條件同，殼聚糖含量對(duì)樹(shù)脂吸水率的影響如圖 5 。 安徽理工大學(xué)畢業(yè)論文 9 第 2 章 高吸水性樹(shù)脂的合成及測(cè)試方法 高吸水性樹(shù)脂的合成 實(shí)驗(yàn)原料 表 1 試劑 生產(chǎn)廠家 純度 2丙烯酰胺基 2甲基丙磺酸 (AMPS) 山東壽光聯(lián)盟精細(xì)化工有限公司 工業(yè)品 殼聚糖（ CTS） 上海藍(lán)季科技發(fā)展有限公司 CR N， N’ 亞甲基雙丙烯酰胺 (MBA) 國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試 劑有限公司 CR 馬來(lái)酸酐（ MA） 國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司 CR 氫氧化鈉 (NaOH) 廣東汕頭西隴化工廠 AR 氯化鈉 (NaCl) 天津市博迪化工有限公司 AR 蒸餾水 自制 實(shí)驗(yàn)儀器 表 2 儀器 廠家 紫外固化機(jī) UA125A 北京埃士博印刷新技術(shù)發(fā)展中心 調(diào)速機(jī)械攪拌器 國(guó)華電器有限公司 恒溫水浴鍋 國(guó)華電器有限公司 電熱恒溫干燥箱 上海?，攲?shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司 電子天平 上海精密科學(xué)儀器有限公司 PH自動(dòng)電位滴定儀 上海大中分析儀器廠 安徽理工大學(xué)畢業(yè)論文 10 合成方法 稱取適 量的 AMPS 于燒杯中，加入蒸餾水溶解，用 NaOH 溶液調(diào)節(jié) PH到一定值，加入一定量馬來(lái)酸酐和一定量用 2% 的乙酸溶解后的殼聚糖溶液，待混合均勻后再加入一定量的引發(fā)劑和交聯(lián)劑。 其它天然高分子類 除了以上 4種天然高分子物質(zhì)外，人們還利用明膠、多糖、蔗糖、海藻、木 安徽理工大學(xué)畢業(yè)論文 8 質(zhì)素、黃原膠等為原料制備出性能優(yōu)良的高吸水材料，為制備高吸水材料提出了新的原料，進(jìn)一步豐富和發(fā)展了天然高分子類高吸水材料的種類 [25]。 天然物系列包括：淀粉類、纖維素類及多糖類； 聚丙烯酸系列包括：丙烯酸類、丙烯腈類； 聚乙烯醇系列包括：改性聚乙烯醇、醋酸乙烯 丙烯酸酯共聚物； 其它包括：聚環(huán)氧乙烯類、異丁烯順酐共聚物類、吸脫水性樹(shù)脂等。 與其他傳統(tǒng)的固化方法比較，紫外固化具有許多獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，主要表現(xiàn)在以下三方面： (1)速率快 液態(tài)的材料最快可在 ～ 的時(shí)間內(nèi)固化，較之傳統(tǒng)的最快也需幾秒，常常多達(dá)數(shù)小時(shí)甚至幾天才能固化的熱固化工藝，無(wú)疑大大提高了生產(chǎn)率，節(jié)省了半成品堆放的空間，更能滿足大規(guī)模自動(dòng)化生產(chǎn)的要求。 高吸水樹(shù)脂的制備方法 傳導(dǎo)加熱聚合制備高吸水樹(shù)脂 傳導(dǎo)加熱引發(fā)即通過(guò)熱傳導(dǎo)的方式從反應(yīng)體系外部引入熱能引發(fā)聚合反應(yīng)的引發(fā)劑并維持聚合反應(yīng)所需的溫度，這是目前自由基聚合制備高吸水樹(shù)脂的主要引發(fā)方式和制備工藝。利用高吸水樹(shù)脂的吸水特性，可用于油類和有機(jī)溶劑等脫水。其中結(jié)合水主要是通過(guò)溶劑化、配位鍵或氫鍵在凝膠的內(nèi)外表面結(jié)合的水，束縛水是通過(guò)氫鍵或取向力與結(jié)合水連接的另一種水，自由水與一般的液態(tài)水相同，主要是靠高聚物的三維空間網(wǎng)絡(luò)作用，將大量的自由水儲(chǔ)存在吸水樹(shù)脂的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)。研究了各組分種類及用量對(duì)吸水性能的影響，結(jié)果表明，當(dāng)固含量為 % , n(AMPS):n(MA) = 14:1, ω(CTS)＝ 2％， ω(NMBA) = %， ω(APS)＝ ％， pH=3 , 固化 時(shí)間為5min 時(shí)可得到具有較好吸水性的高吸水樹(shù)脂 , 在蒸餾水中的最大吸水率為555g/g。相比于以上三個(gè)實(shí)驗(yàn)，本實(shí)驗(yàn)采用三種單體，合成的高吸水樹(shù) 脂性能顯著增強(qiáng)。高吸水樹(shù)脂問(wèn)世后，許多研究者 安徽理工大學(xué)畢業(yè)論文 3 用它與土壤結(jié)合改善土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)、改善土壤的保水性能和保溫性能，這樣既有利于作物生長(zhǎng)，又可節(jié)約灌溉用水、減少灌溉次數(shù)。另外，高吸水樹(shù)脂和一些基材復(fù)合制成的帶狀物，可用于蔬菜、水果和其它食品的儲(chǔ)存和運(yùn)輸。 紫外輻射法合成高吸水樹(shù)脂 紫外輻射聚合固化法是指聚合物單體 經(jīng)紫外光照射后 ,首先 光引發(fā)劑 吸收紫外光輻射能量而被激活 ,其分子外層電子發(fā)生跳躍 ,在極短的時(shí)間內(nèi)生成活性中心 ,然后活性中心與樹(shù)脂中的不飽和基團(tuán)作用 ,引發(fā)光固化樹(shù)脂和活性稀釋劑分子中的雙鍵斷開(kāi) ,發(fā)生連續(xù)聚合反應(yīng) ,從而相互交聯(lián) 固化 。當(dāng)超聲波在液態(tài)媒質(zhì)中傳播時(shí)，會(huì)在極短的時(shí)間和極小空間內(nèi)將產(chǎn)生瞬間的局部高溫（～ 5000K）、高壓（～ 1000atm）及高達(dá) 109K/s的溫度變化率，并伴隨強(qiáng)烈的沖擊 波和時(shí)速達(dá) 400km 的射流及放電發(fā)光作用，這就是所謂的 “ 空化效應(yīng) ” 。目前，海藻 酸類高吸水材料主要用于微囊載體，以及軟骨組織工程材料，然而材料的力學(xué)性能較差，不能很好地起到承載作用，難以給細(xì)胞的生長(zhǎng)提供良好的支撐環(huán)境。天然植物功能高分子材料產(chǎn)品，原料取自自然，產(chǎn)品發(fā)揮作用經(jīng)生物降解又回歸自然。只有當(dāng)固含量為 %時(shí)，自由基和單體擴(kuò)散性好且不容易 鏈終止，形成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)較完善，吸水率較高。隨著固化時(shí)間的增加，樹(shù)脂的吸水率逐漸增加，當(dāng)光照時(shí)間達(dá)到一定值后，樹(shù)脂吸水率又隨著時(shí)間的增加而降低。 0 20 40 60 80 log（QeQt）t/minY = 297 X + 553R= 757 8 圖 11 樹(shù)脂的溶脹動(dòng)力學(xué)曲線 0 50 100 150 200 250050100150200250300350400450500550600 Qt/t/min 理論 實(shí)際 安徽理工大學(xué)畢業(yè)論文 19 圖 12 吸水速率對(duì)比曲線 高吸水樹(shù)脂從與水接觸到溶脹平衡可以分為兩個(gè)不同的階段：首先是樹(shù)脂表面 的親水基團(tuán)和水之間的物理化學(xué)作用，使水?dāng)U散至樹(shù)脂內(nèi)部，即擴(kuò)散階段，在此階段親水基團(tuán)電離成兩性離子；隨后，大分子鏈上同性電離基團(tuán)之間的靜電斥力使分子鏈趨于伸展，導(dǎo)致體積膨脹，而凝膠對(duì)反離子的半透膜作用使介質(zhì)在滲透壓的驅(qū)動(dòng)下進(jìn)入凝膠內(nèi)部并使其溶脹，這一過(guò)程持續(xù)到溶脹平衡，即吸水階段。 安徽理工大學(xué)畢業(yè)論文 23 參考文獻(xiàn) [1] 崔英德 , 黎新明 , 尹國(guó)強(qiáng) , 等 . 綠色高吸水樹(shù)脂 [M]. 254 [2] 陳焊 , 陸銘 , 羅運(yùn)軍 , 等 . 甲殼素和殼聚糖的接枝共聚改性 [J]. 高分子通報(bào) , 20xx ( 2): 5459 [3] 辛華 , 李銘杰 , 王宇斌 . 殼 聚糖接枝共聚制備高吸水性樹(shù)脂的研究 [J]. 化工