基本信息
- 项目名称：
- 由米糠制备吸水树脂的研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 以米糠为原料，合成了一系列具有不同吸水量、吸水速率、保水性、分解速度的吸水树脂。
- 详细介绍：
- 以米糠为原料，经过碱液预处理，使其中的纤维素和蛋白质得到活化，以N, N’-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂，过硫酸铵为引发剂，与丙烯酸接枝共聚制备了吸水树脂。讨论了原料单体配比、交联剂用量等因素对吸水树脂性能的影响，最终合成了一系列具有不同吸水量、吸水速率、保水性、分解速度的吸水树脂。在沙漠改造、土壤保水方面具有广泛的应用前景。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 米糠中含有大量纤维素、糖类、蛋白质和脂类，通过预处理使米糠中大部分羟基、氨基等基团得到活化，通过对活化基团的接枝、交联、共聚形成高吸水树脂。
科学性、先进性及独特之处
- 经过预处理的米糠中含有大量的羟基、氨基等亲水基，通过接枝、交联使其生成三维网状结构，充分利用网络内部的亲水基团的亲水性使其充分与水结合，由于交联剂的原因使得到的高分子只溶胀不溶解。 由米糠制备的吸水树脂含有大量的非离子型亲水基，因此具有高耐盐性。 通过调节米糠与接枝单体的比例可以控制其在自然界的分解速度，而且分解后释放出氮、磷、钾等元素，供植物吸收利用且对环境无影响。
应用价值和现实意义
- 可以对不同的环境有针对性的选择各组分不同比例使其具有不同的性质。例如在保水性差的砂性土壤中使用时，该树脂在为农作物提供水分的同时，还可以把该吸水树脂分解时间控制在3到6个月内，分解后释放出供农作物生长的氮、磷、钾等元素，且不影响土壤的性质。在沙漠改造时可将分解速度控制在十年以上，甚至几十年。这种利用米糠制备吸水树脂的方法不仅增加了米糠的附加值而且对环境无污染，而且带来了巨大的经济效益和环保效益。
学术论文摘要
- 本文以米糠为原料，经过碱液预处理，使其中的纤维素和蛋白质得到活化，以N, N’-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂，过硫酸铵为引发剂，与丙烯酸接枝共聚制备了吸水树脂。讨论了原料单体配比、交联剂用量等因素对吸水树脂性能的影响，最终合成了一系列具有不同吸水量、吸水速率、保水性、分解速度的吸水树脂。
获奖情况
- 无
鉴定结果
- 无
参考文献
- [1]Jeannine E. Elliott, Mara Macdonald, Jun Nie, etal. Structure and swelling of poly( acrylic acid) hydrogels: effect of pH, ionic strength, and dilution on the crosslinked polymer structure[J]. Polymer 2004, 45 (5): 1503-1510 [2]Dukjoon Kim, Kinam Park. Swelling and mechanical properties of superporous hydrogels of poly (acrylamide - co - acrylic acid) /polyethylenimine interpenetrating polymer networks[J]. Polymer 2004, 45 (1):189 - 196 [3]冯薇，葛艳蕊，张林雅，张炳烛，王春芳. 高吸水性树脂的合成、性能及应用[J]. 河北工业科技，2006(6)：364-366 [4]Song H, Zhang S, Ma X, WangD, Yang J. Synthesis and application of starch - graft - poly (AM - co - AMPS) by using a complex initiation system of CS - APS [ J ]. Carbohyd Polym 2007, 69 (1):189–195 [5]Emileh A, Vasheghani - Farahani E, ImaniM. Swelling behavior, mechanical properties and network parameters of pH -and temperature - sensitive hydrogels of poly( (2 – dimethyl- amino) ethylmethacrylate - co - butylmethacrylate) [J]. Eur Polym J 2007, 43 (5) :1986-1995
同类课题研究水平概述
- 虽然当前国内外吸水类高分子课题研究比较多，主要集中在吸水量和耐盐性上，但是对此类树脂的分解研究较少。 现在研究的主要是淀粉类、纤维素类、合成高分子类以及吸水蛋白类，而综合利用其几类优点的文献还未见报道。 目前随着不可再生资源的减少，人们开始利用天然高分子制备吸水树脂。中科院、山东大学等国内科研机构开始利用秸秆制备吸水树脂。方法是将秸秆加入到碱液中使其充分水解，水解后只剩下粗纤维，通过对粗纤维的接枝共聚来制备吸水树脂。其方法最大的缺点是：秸秆中的半纤维、膳食纤维以及蛋白类等亲水性物质都溶于碱液，得不到利用。本论文通过部分水解起到活化作用，在水解后的碱液中加入乙醇使溶解的半纤维、膳食纤维以及蛋白类物质析出，与粗纤维一起进行接枝共聚，提高了生物质的利用度，减少了污染。 国外近年来主要通过提取天然植物中的多糖来制取吸水类物质，该类吸水树脂吸水量大，但是易被微生物分解，从而缩短了其保水时间。
