基本信息
- 项目名称：
- 改良高吸水性树脂
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 反相乳液聚合法能够同时提高反应速度和分子量，反应产物的粒子直径小，而硅藻土具有独特的多孔结构以及强吸附性、耐热性等优异物化性能，使之与高吸水性树脂复合而成的吸水树脂最终产品可以是乳液，也可制成粉末。因此反相乳液聚合是制造粉末吸水树脂最首选的方法。 正是由于这样的特点，所以本课题采用了反相乳液聚合法用改性硅藻土与高吸水性树脂进行复合来制备高吸水性复合材料。
- 详细介绍：
- 改良高吸水性树脂复合而成的材料吸水性能优异，可达自身的几百倍甚至几千倍以上。本课题首次采用反相乳液聚合法，将改性后硅藻土与有机单体进行接枝共聚,形成交联度适中的超高吸水性复合材料。 反相乳液聚合解决了水溶液聚合的传热、搅拌困难等问题, 且反应条件温和、副反应少。工艺简单、周期短，反应容易控制，产品性能优异。本项目的优势主要体现在： 1.高吸水性树脂复合而成的关键材料硅藻土由含水二硅藻土氧化硅小球最紧密堆积而成，小球间隙构成纳米级微孔。 2.硅藻土改性条件最优化。 对硅藻土处理工艺条件的优化，使其孔隙及孔径增大，比表面积增大焙烧的硅藻土和有机相复合较好，树脂的粒子表面有大量的孔洞，这使得吸水率有显著提高。 3.反相乳液聚合法工艺先进，易于控制。 采用此法反应产物的粒子直径为0.05—0.15um，比悬浮聚合粒子0.05—2um小得多，反相乳液聚合是制造粉末吸水树脂首选方法。 4.改性后的硅藻土/聚丙烯酰胺高吸水性复合材料的吸水率最高可达到最高2343.77 g/g。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 高吸水性树脂，在工业、医药和农业等行业都具有广泛的应用。我国对高吸水性复合材料的研究起步较晚，并且由于成本价格的原因和技术所限，主要还是依靠进口。我们采用反相乳液聚合法将改性后的硅藻土与有机单体丙烯酰胺进行接枝共聚,获得具有吸水率高、保水性强、安全无毒、质量轻、吸液量大的新型改良高吸水性复合树脂。 基本思路： 由于反相乳液聚合法能够同时提高反应速度和分子量，反应产物的粒子直径小，而硅藻土具有独特的多孔结构以及强吸附性、耐热性等优异物化性能，使之与高吸水性树脂复合而成的吸水树脂最终产品可以是乳液，也可制成粉末。因此反相乳液聚合是制造粉末吸水树脂最首选的方法。 创新点： 改良高吸水性树脂复合而成的材料吸水性能优异，可达自身的几百倍甚至几千倍以上。本课题首次采用反相乳液聚合法，将改性后硅藻土与有机单体进行接枝共聚,形成交联度适中的超高吸水性复合材料。 反相乳液聚合解决了水溶液聚合的传热、搅拌困难等问题, 且反应条件温和、副反应少。工艺简单、周期短，反应容易控制，产品性能优异。 技术关键点： 选用丙烯酰胺、丙烯酸为单体、N，N一亚甲基双丙烯酰胺为交联剂，以及添加一定量处理后的硅藻土，采用反相乳液聚合的方法，制备高吸水树脂； 考查不同工艺条件下的硅藻土对于高吸水树脂吸水倍率影响，从而确定最佳合成条件。 主要技术指标： 硅藻土/聚丙烯酰胺高吸水性复合材料的吸水率可达到最高2000g/g以上。
科学性、先进性
- 我们的项目采用了反向乳液聚合法合成硅藻土/聚丙烯酰胺系高吸水性复合材料，这种方法它的科学性与先进性主要体现在：反向乳液聚合法能够同时提高反应的速度和分子量，它的反应产物的粒子直径要比悬浮聚合的粒子小很多，生产出来的最终产品既可以是乳液，也可以制成粉末。而所添加的硅藻土具有独特的多孔结构、强吸附性和耐热性。其优异的物化性能使之与高吸水性树脂复合而成的复合材料吸水性能更好。此外硅藻土还具有来源广泛、自然储量极其丰富、价格低廉、节约成本、无毒无害、请洁环保等一系列的优良特点，因此是一种非常理想的添加物。通过我们的实验方法，改性后的硅藻土/聚丙烯酰胺高吸水性复合材料可以达到很高的吸水率。
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 实物、产品 样品 图片 现场演示
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 改性后的硅藻土/聚丙烯酰胺高吸水性复合树脂材料的吸水性能有了提高。聚丙烯酰胺纯树脂的吸水率为1235.56g/g，焙烧硅藻土/聚丙烯酰胺吸水树脂的吸水率可达到1956.48g/g，酸浸硅藻土/聚丙烯酰胺吸水树脂的吸水率可达到2343.77g/g。目前，国内高吸水性树脂的应用还不够，应用开发研究力度不足。高吸水性树脂应用非常多，其中在农业方面体现突出。它能在植物根系附近形成一个局部湿润环境。土壤中混入0．1 ～0．5 (质量分数)的高吸水性树脂后，即使土壤中水分过多或干旱缺水，也能保持有效湿度稳定。中国是农业大国，缺雨多旱，需要大量高吸水性树脂。高吸水树脂的研发具有广阔的市场和推广前景，同时具有良好的社会效应和经济效应。
同类课题研究水平概述
- 高吸水性树脂是从60年代后期美国农业部北方研究所开始研究的最早淀粉接枝丙烯睛水解物。在制备过程中，由于水解时反应物料十分粘稠，操作和控制均十分困难。之后多家公司进行技术改良。有的提出用水-甲醇混合溶剂进行水解的方案，解决了水解中操作困难的问题，但只是使树脂的吸水速率有所提高，只是吸水能力稍有降低。之后，又开发了利用水溶性的聚丙烯酸等合成聚合物采取不同的交联方法交联制备高吸水性树脂的方法，所得产物性能很好，大大改善了聚合物的性能，使合成系的吸水剂得到更大的发展。80年代人们又开始用其他天然化合物及其衍生物等制备高吸水树脂。这些新方法为新型吸水热的开发研究开阔了思路。同时，也出现了吸水性复合材料，由于它能改警高吸水树脂的耐盐性、吸水速度等性能，所以发展很快。综合来看，国外对于吸水性树脂的研发与生产相对技术较为成熟，但是对国内市场而言，全部依靠进口，使得生产成本大为提高。 国内的高吸水树脂的研究工作起步较晚，国内的科研院所和企事业单为的研究都着重吸水树脂的合成，集中在聚丙烯酸盐，淀粉接枝丙稀睛共聚水解物，淀粉/丙稀酸盐等的制造，研究出的吸水树脂吸水倍率多为几百倍，也有达1000一2000倍的产品。 本作品采用反相乳液聚合机理，添加硅藻土以提高其吸水率，使得产品性能相较于国内的产品在性能上有较大优势。
