【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 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。同時(shí)， UV 固化產(chǎn)品的質(zhì)量也較易得到保證。此外，由于是低溫固化，因此 UV固化可避免因熱固化時(shí)的高溫對(duì)各種熱敏感基質(zhì)（如塑料、紙張或其他電子產(chǎn)品等）可能造成的損傷。由于容易控制，因而降低了廢品率，產(chǎn)品性能穩(wěn)定，而且， UV固化產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)也較容易調(diào)整。 (2)費(fèi)用低 紫外固化僅需要用于激發(fā)引發(fā)劑（或光敏劑）的輻射能（如中、高壓汞燈 安徽理工大學(xué)畢業(yè)論文 6 的輻射），不像傳統(tǒng)的熱固化那樣需要加熱基質(zhì)、材料、周圍空間以及蒸發(fā)除去稀釋的水、有機(jī)溶劑的熱量，從而可節(jié)省大量的能源。同時(shí)，由于紫外固化材料固含量高，使得材料實(shí)際消耗量大幅度減少。此外 UV固化設(shè)備投資相對(duì)較低，可節(jié)省一大筆熱固化設(shè)備的投資，減少?gòu)S房占地。 (3)污染少 UV 固 化基本不使用有機(jī)溶劑，其稀釋用的活性單體也參與固化反應(yīng)，基本上 100%固含量，因此可減少因溶劑揮發(fā)所導(dǎo)致的環(huán)境污染以及可能產(chǎn)生的火災(zāi)或爆炸等事故。 超聲法合成高吸水樹(shù)脂 超聲法制備高吸水性樹(shù)脂在已有文獻(xiàn)上未見(jiàn)報(bào)道，其應(yīng)用還在探索階段。超聲波是由一系列疏密相間的縱波構(gòu)成的，并通過(guò)液體介質(zhì)向四周傳播。超聲波頻率一般是 20kHz～ 50MHz。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) ” 。 利用超聲空化效應(yīng)能加速和控制化學(xué)反應(yīng)，消除局部濃度不勻，提高反應(yīng)產(chǎn)率，引發(fā)新的化學(xué)反應(yīng)，加速了界面間的傳質(zhì)和傳熱過(guò)程，使很多用傳統(tǒng)方法難以進(jìn)行的反應(yīng)得以順利進(jìn)行 。 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。 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。 高吸水性樹(shù)脂的分類 從制備所使用的主要原料出發(fā)，高吸水樹(shù)脂大致可分為天然物系列、聚丙烯酸系列、聚乙烯醇系列及其他 4 種。 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。 安徽理工大學(xué)畢業(yè)論文 7 可生物降解型天然高分子類高吸水材料 淀粉類 淀粉是一種來(lái)源廣泛，價(jià)格低廉的天然高分子物質(zhì)。淀粉接枝共 聚物，由于其吸水保水性好、成本低而發(fā)展迅速。淀粉類高吸水材料同時(shí)也存在著長(zhǎng)期保水性不足、凝膠強(qiáng)度低、易受微生物分解而失去保水能力等問(wèn)題，限制了其在一定范圍推廣應(yīng)用。目前需要解決淀粉類高吸水材料適應(yīng)各種使用環(huán)境、水質(zhì)條件和重復(fù)吸水的能力，以及減少其在應(yīng)用中霉變等方面的難題。可在反應(yīng)液中加入山梨糖單硬脂酸作防腐劑來(lái)提高其耐霉解性，也可加入交聯(lián)劑提高其凝膠強(qiáng)度等。 纖維素類 纖維素是一種可再生的綠色資源，價(jià)格低廉，可生物降解，且抗霉解性能優(yōu)于淀粉。利用纖維素資源不僅可有效的提高農(nóng)林廢棄產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)效益，還可緩解以有限的石油資源為原料的工業(yè)生產(chǎn)，此外纖維素本身無(wú)毒無(wú)害，因此將其應(yīng)用于制造降解材料有著廣闊的前景。纖維素本身具有很強(qiáng)的吸水性，廣泛的將其作為吸水劑材料。纖維素類高吸水材料的吸水倍率相對(duì)不高，利用纖維素衍生物接枝共聚可以大大提高其吸水能力。 海藻酸類 海藻酸來(lái)源豐富、價(jià)格低廉、低毒、生物相容性好，且具有易凝膠性，所以常應(yīng)用于藥物釋放體系和組織工程領(lǐng)域。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。如何改善這一不足，提高它的力學(xué)參數(shù)，擴(kuò)大其應(yīng)用范圍則需要進(jìn)一步深入的研究。 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)。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。如何降低成本，將現(xiàn)有的技術(shù)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，生產(chǎn)出適合市場(chǎng)需求的產(chǎn)品還有待進(jìn)一步的研究開(kāi)發(fā)。 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]。 高吸水樹(shù)脂發(fā)展展望 目前國(guó)內(nèi)外研制的各種高吸水樹(shù)脂大都對(duì)去離子水或蒸餾水有較高的吸水率，在鹽水中的吸水率卻降到 1/101/50，這就造成其在實(shí)際應(yīng)用中大打折扣 。因此要解決以上難題可從以下幾個(gè)方面進(jìn)行研究，這也是目前這類高吸水樹(shù)脂的發(fā)展方向： (1)開(kāi)發(fā)抗鹽性好的高吸水樹(shù)脂，擴(kuò)大使用范圍?？刹捎媒又误w含有非離子、兩性離子的基團(tuán)或引入氨基和磺酸基等多種方法。 (2)目前國(guó)內(nèi)對(duì)高吸水樹(shù)脂研究中，大約 90%以上是產(chǎn)品開(kāi)發(fā)方面的，涉及高吸水樹(shù)脂基礎(chǔ)理論的研究很少。今后應(yīng)在基礎(chǔ)理論方面下功夫，進(jìn)而指導(dǎo)工作的方向。 (3)研發(fā)新型的復(fù)合型高吸水樹(shù)脂。利用無(wú)機(jī)或有機(jī)材料與高吸水樹(shù)脂物理混合或參與聚合反應(yīng)而制得的復(fù)合型高吸水樹(shù)脂，不但可以提高樹(shù)脂的吸水性能、耐鹽性能和保水性能， 也可以降低成本。 (4)采用新的引發(fā)方法，特別是微波輻射方法、紫外輻射方法和超聲法，并實(shí)現(xiàn)其工業(yè)生產(chǎn)，是目前研究的熱點(diǎn)之一。 (5)改進(jìn)工藝路線。研究開(kāi)發(fā)天然型吸水劑，是在人們環(huán)保意識(shí)、資源意識(shí)不斷增強(qiáng)的條件下展開(kāi)的，符合世界研制綠色工藝產(chǎn)品，追求環(huán)境友好的發(fā)展趨勢(shì)。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。如能順應(yīng)市場(chǎng)需開(kāi)發(fā)這類產(chǎn)品，必將有良好的前景。 本文研究?jī)?nèi)容 (1)本文以 AMPS、 CTS、 MA為單體， NMBA 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。 (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。 (3)利用 IR、 DSCTGA分析等表征方法對(duì)樹(shù)脂的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。 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。放在紫外燈下反應(yīng)一段時(shí)間后取出 , 得到白色半透明狀膠體產(chǎn)物，將其粉碎加入蒸餾水中常溫?cái)嚢杓s 4h, 靜置 5h后過(guò)濾烘干即得純化產(chǎn)品。每組數(shù)據(jù)重復(fù) 3 次，取平均值。 合成流程圖 圖 2 合成流程 性能測(cè)試 吸水速率的測(cè)定 稱取一定量的樹(shù)脂放入 200 目的尼龍袋中，分別測(cè)定 樹(shù)脂在不同時(shí)間的吸水率 ，最后可以得到樹(shù)脂吸水倍率與時(shí)間的變化曲線。 保水性的測(cè)定 恒溫保水性的測(cè)定吸水飽和的凝膠盛于尼龍袋中，將尼龍袋懸掛放入己恒溫（約 800℃ ）的烘箱中，每隔一定時(shí)間，取出稱重，得到凝膠質(zhì)量隨時(shí)間變化 ： Ri =Wi/W0 100% 式中： i 凝膠的保水率 (%) ( i =1， 2， 3，??；下同 ) Wi— 第 I 次稱重時(shí)，凝膠的質(zhì)量 (g) W0凝膠的初始質(zhì)量 (g) 調(diào)節(jié) PH值 紫外固化 干燥、粉碎 2% 的乙酸溶解 CTS 高吸水樹(shù)脂產(chǎn)品 MA NMBA APS AMPS 溶于 蒸餾水 安徽理工大學(xué)畢業(yè)論文 11 反復(fù)吸液性的測(cè)定 準(zhǔn) 確稱取少量所得產(chǎn)品，將產(chǎn)品放入 200 目濾袋，再放入盛有 500ml 蒸餾水的燒杯中，待充分溶脹后，自然瀝干至無(wú)水滴下，稱出吸過(guò)水后濾袋質(zhì)量，將濕樹(shù)脂放入烘箱中烘干，烘干后稱出干樹(shù)脂質(zhì)量。 按下式計(jì)算樹(shù)脂的吸液率： 吸液率 （ g/g） =(m1m2)/m2 m1 —— 濕樹(shù)脂的質(zhì)量 m2 —— 干樹(shù)脂的質(zhì)量 紅外表征 紅外與拉曼光譜是分子光譜， 用于研究分子的振動(dòng)能級(jí)躍遷，是有機(jī)功能團(tuán)鑒定及結(jié)構(gòu)研究的常用方法。 將所制得的樣品純化 、 研細(xì)， 于 60℃ 干燥， 在波數(shù) 500cm14000cm1下進(jìn)行紅外分析。 DSCTGA 熱分析 在 N2 氣氛下，溫度由室溫升至 800℃ ，升溫速度為 10℃ /min，考察樹(shù)脂的熱穩(wěn)定性。 安徽理工大學(xué)畢業(yè)論文 12 第 3 章 結(jié)果與討論 固含量對(duì)樹(shù)脂吸水率的影響 固定 n(AMPS):n(MA)= 10:1，ω (CTS)＝２％， pH=5，ω (NMBA)= 3%，ω(APS)=%， 固化時(shí)間 t =7min，固含量對(duì)樹(shù)脂吸水率的影響如圖 2所示。從圖中可知，隨著固含量的增加，樹(shù)脂的吸水率先增加后減小，體系的固含量為 %時(shí)，樹(shù)脂的吸水率最好。當(dāng)固含量很小時(shí)，雖然體系黏度小，自由基和單體容易擴(kuò)散，但自由基和單體的濃度相對(duì)較低，碰撞的幾率小，且自由基容易被鏈終止，形成的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)較疏松且不夠完善；固含量很大時(shí)，由于體系的黏度較大，自由基和大分子鏈不容易擴(kuò)散，形成的均聚物增多，接枝效率較低，也不能形成比較完善的交聯(lián)結(jié)構(gòu)，故吸水率較低。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。 10 12 14 16 18 20 22 240100200