聚丙烯酸海藻酸钠高吸水性树脂的制备及生物降解性能

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的H %*a[ " PM 溶液至要求的中和度 # 再加入 S V$ 的海藻酸钠水溶液至所需量 # 搅拌均匀 E 将上述待 聚合液转入抗黏容器中 # 于室温下加入引发剂过硫 酸钾水溶液 # 搅拌均 匀 后 置 于 X V i的烘箱中反应 ],# 即得 干 燥 的 块 状 产 物 # 经 粉 碎 & 过 筛 # 得 白 色或淡黄色颗粒状样品 E Q ^ X! 性能测试 吸 ! 盐" 水 率 的 测 定 参 照 文 献 ’ [ ]( E树脂的 微生物生长 实 验 按 照 < 0 )1 > U [)[ W W T测定共聚 物的抗霉菌性能 E Q ^ V! 树脂的 3 > S 释放实验 取高吸水性 树 脂 粉 末 C V VI V V$ 土 壤 细 $与] 粒 ! U X V’ I" 混合 均 匀 # 装 入 [ V V VI C广 口 瓶 中 # 加入蒸馏水控制混合物的湿度以利于微生物 生 长繁 殖 E 用一根中空软管将此玻璃瓶与另一装有 UI % 3 C *a[ H " PM 溶液的玻璃瓶连接 # 封闭瓶口 # 室 温放 置[ 定时向测试烧瓶中引 V$T V’ E 释放出的 + P U ! 入氧气 " 用 H " PM 溶 液 吸 收 # 同 时 做 空 白 实 验 E 取一定量的 H %*a[ 的 M+ " PM 溶 液 # 用 V = [I 3 C C 滴定 # 根据 M+ C消耗 量 计 算 释 放 出 的 + P U 折合碳 量 E 实验中释放的 + P P U 量减去空白实验中 + U 的 释放量为树脂分解所放出的 + P U 量E
T卷!第T期! !第S V V S年T月! ! U
3 C = S T!H 3 = T ! 化 !!! 工 !!! 学 !!! 报 !!! !!!!‘ "! 3 / 9 # " C N , I & B " C _ # ’ / F : 9 # ’ # & # 9 & # + , & # " / # V V S !% !3 !+ ! !" !^ !! !% !U . $ $
[! 实验部分
Q ^ Q! 实验原料 丙烯酸 ! # 化 学 纯# 上 海 凌 峰 化 学 试 剂 <<" 有限公司 $ 海藻酸 钠 ! # 化 学 纯# 浙 江 省 温 0 D1" 州市东升化学试剂厂 $ 氢氧化钠 # 分析纯 # 天津市 化学 试 剂 一 厂 $ 过 硫 酸 钾 # 分 析 纯 # 广 州 化 学 试 剂厂 E Q ^ S! 高吸水性树脂的合成 在三 口 烧 瓶 中 加 入 ] V$ 丙 烯 酸 # 经 减 压 蒸 馏 除去阻聚剂 # 在 室 温 和 搅 拌 下 滴 加 X %* = SI 3 C
a[ a[ ($ ($ N 3 9Q / 9 -G " : 9 " # ’X W$ N 3 9# 3 9 I " C F " C & # E) , F / 9 Y " 7 F 3 9 7 # : B 3 / C ’7 -’ 9 " ’ ’7 3 & C " # ’ $ Q $ .F # F B & N & BI & B 9 3 7 F : , -’ 9 " ’ " : & 3 #’ 9 -G " F/ 3[ X = ] Tb G & : , & #T V’ " F E Q $ $ Q: .
a[ #生理盐水的吸水率为X V = [ Sb # 中和度为 T Sb # 反应温度为 X Vi 时 # 共 聚 物 蒸 馏 水 的 吸 水 率 为 Z [ U$($ W a[ ($ # 且能被土壤和特定微生物降解 # 在土壤中 T V’ 的降解率达 [ X = ] TbE $
关键词 % 高吸水性树脂 $ 聚丙烯酸盐 $ 海藻酸钠 $ 生物降解 中图分类号 ")R] U S = X!!!!!! 文献标识码 "< 文章编号 "V "V \ ] Za[ [ S X! U V V S Ta[ [ ] \aV \
U! 结果与讨论
S ^ Q! 高吸水性树脂合成条件的筛选 U = [ = [! 海藻酸加入 量 的 影 响 ! 海 藻 酸 钠 是 一 种 高 黏性的天然 多 羟 基 高 分 子 化 合 物 # 是 ( 甘露糖 Y @ Y
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摘要 % 用过硫酸钾 ! " 作引发剂 & 通过水溶液聚合法制得了可生物降解 的 聚 丙 烯 酸 盐’海 藻 酸 钠 高 吸 水 性 树 ( D 0 脂 E 研究了海藻酸钠 ! &聚合反应温度 ! 0 D1" 及 引 发 剂 用 量 & 丙 烯 酸 ! <<" 中 和 度 ! ;# " G" 等 因 素 对 树 脂 吸水率的影响以及树脂的生 物 降 解 性 能 E 当 海 藻 酸 钠 的 质 量 分 数 2 0 = Sb # 过 硫 酸 钾 的 质 量 分 数 2 (D D1 为 [ 0为
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!第T期!
! 张小红等 + 聚丙烯酸*海藻酸钠高吸水性树脂的制备及生物降解性能
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海藻酸钠高吸水性树脂 E
! 盐 " 水率较低 # 但变 化 相 对 较 小 E 因 为 海 藻 酸 钠 一方面与聚丙烯酸接枝形成接枝共聚物 # 另一方面 又起了交联 剂 的 作 用 # 与 聚 丙 烯 酸*海 藻 酸 钠 接 枝 共聚物形成交联网状结构 # 当海藻酸钠加入量过小 时#共 聚 物 未 能 形 成 理 想 的 三 维 网 状 结 构 # 导 致 吸水率下降并直接影响到吸水 后 的 凝 胶 强 度#共 聚物吸水后不形成弹性凝胶而成为泥 状 的 半 水 溶 性树脂#部分成为水溶性 树 脂E而 当 海 藻 酸 钠 的 加入量过大时#共聚物交 联 密 度 增 大#所 形 成 的 交联网络空间变小#水较 难 进 入 网 络#导 致 其 吸 水率也相应变小E
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U = [ = U! 引发剂用量 的 影 响 ! 图 U 为 引 发 剂 用 量 与 吸水率的 关 系 E 由 图 U 可 知 # 以 2 (D = [ Sb 左 0 nV 右为宜 E 引发剂用量太少 # 引发反应困难 # 未反应 的单体较多 # 接枝聚合物支链的分子量较小 # 交联 密度低 # 未能形成理想的网状结构 # 因而产物吸水 率较低 $ 引发剂用量过多 # 聚合反应速度过快而难 以控制 # 聚合物交联度过大 # 低聚物较多 # 产物吸 水率亦较低 E
%F $Q " $F $7 N # * + ) 9 / 9 Y " 7 F 3 9 7 # : 3 C F 3 ’ & / I" B 9 C " : 3 ’ & / IQ 3 C I " # # / 9 3 # " : & 3 ’ 9 " ’ " 7 & C & : Q .! . . $ . 2D 树脂因其吸水率高且成本低而受到广泛的关注 # 是 一类很有前景的高吸水性树脂 # 近年来国内外已进
[ ! I B & @ N % 7 N " ) ’ & = N K ) ’> 7 9 : % B @D ) % ) 9 9 K % ) 5 & ) ’ ( ) ) % M 9 K = % N 9 B 7 ) ( @ ( 8( H! * 8* *# * *# 8( HG * 8#
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但中和度过高会因树脂水溶性增大而导致吸水率降低214反应温度的影响可知反应温度对聚合产物的性能有极大的影响较适宜的反应温70左右反应温度较低时自由基引发反应的诱导期长反应速度慢单体的转化率低支链分子量较小产物的交联度降低不能使聚合物形成有效的三维网状结构产物水溶性成分比例大吸水后强度不高吸水率下降反应温度高对自由基引发聚合反应的进程是有利的但温度过高则反应速度过快甚至会引起暴聚使控制反应的难度加大产物的吸水率也不高树脂的微生物生长实验分析实验采用的菌类有黑曲霉菌金黄色葡萄球菌可见在培养基上几种霉菌都能利用试样中的碳元素较快地生长从而在较短时间内将试样降解252535351030microbes为不同海藻酸钠含量的树脂在土壤中埋置40d后的降解情况试样中海藻酸钠的含碳量与树脂所释放的含碳量可知不但海藻酸钠能被微生物降解而且支链聚丙烯酸也开始被微生物降解且随着海藻酸钠含量的增大树脂的降解速度也随着加快犠spm15的树脂在土壤中埋置1060d后的降解情况可知树脂中海藻酸钠先降解且降解速度较快10d左右即可降解完随后是聚丙烯酸降解这是因为海藻酸钠首先被微生物如细菌真菌侵噬使聚丙烯酸的表面积增大而聚丙烯酸被分解促进剂自氧化剂与土壤中的金属盐反应所生成的过氧化物切断分子链断链后使分子量降低再进一步成为更低分子量的低聚体由微生物降解成co2说明高吸水性树脂在土壤中具有生物降解性mgsamplestotalcinresincofaainresincofspminresincreleasedbysoilcreleasedbyresindegradationdegree46724627045193129363346724604068193146810014667444022719317821676mgtimetotalcinresincofaainresincofspminresincreleasedbysoilcreleasedbyresindegradationdegree1046724604068463078167204672460406894119140930467246040681420335717404672460406819314681001504672460406823716331355604672460406828538111736从树脂的微生物生长实验和树脂的co2释放实验可知聚丙烯酸海藻酸钠高吸水性树脂具有生物
引!言
高吸水性树脂是一种具有三维交联网状结构的 新型功能高分子材料 # 能通过水合作用迅速吸收自 重几十倍乃至上千倍的液态水而呈凝胶状 # 且保水 性好 # 已被广泛地应用于卫生用品 & 农业园艺 & 沙 漠防治与绿化等多个领域
* [+
烯酸为主要原料 # 在 适当的合成条件下 # 制得了吸 水率高 & 耐盐性好且生物降解性能良好的聚丙烯酸 ’
U$W+ 行了大量的研究 * # 它最大 的缺点 是生物 降解 性 [ V$[ U+ 能差 # 有 关 吸 水 剂 生 物 降 解 性 的 报 道 较 少 * E [ ]+ 本工作在 以 往 研 究 的 基 础 上 * #以海藻酸钠和丙
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[ ! 广东工业大学轻工化工学院 # 广东 广州 S " [ V V W V$U 仲恺农业技术学院 # 广东 广州 S [ V U U S
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研究论文
聚丙烯酸! 海藻酸钠高吸水性树脂的 制备及生物降解性能
张小红Y ! 崔英德Z ! ’ + , 6 ’ & 3 ’ 9 " ’ " 7 C -F / 9 Y " 7 F 3 9 7 # :G " FQ 9 " 9 ’N 9 3 IB 3 3 C I 93 N" B 9 C & B" B & ’ ! << " G & : , $ Q Q Q . . ! " # F 3 ’ & / IQ 3 C I " # # / 9 3 # " : 0 D1 E ) , -N N B : F3 N: , -" I 3 / # :3 N0 D1 " # ’& # & : & " : 3 9 # / : 9 " C & O " : & 3 #’ 9 . $ ! ;#" 3 N<<# 9 " B : & 3 # : I 9 " : / 9 -! G" 3 #" 7 F 3 9 7 # B # ’7 & 3 ’ 9 " ’ " 7 & C & : N : , B 3 3 C I 9G 9 F : / ’ & ’ = Q ." $ .3 Q . = Sb #2 (D = [ Sb #;#nT Sb #GnX Vi # : , -" 7 F 3 9 7 # B N : , F / 9 " 7 F 3 9 7 # :G " F Z [ U !, #2 0 .3 Q D1 n[ 0 nV
醛酸的醛基以苷链形成的高聚糖醛酸 E 海藻酸钠加 入量对树脂吸 水 率 和 吸 盐 水 率 的 影 响 如 图 C所 示 E 由图C可 见 # 当 2 0 Ub 时 # 所 得 树 脂 的 D1 n[b $ 吸水 率 和 吸 盐 水 率 均 较 高 #2 0 D1 % ]b 后 # 吸
E 聚丙烯酸系高吸 水 性
V V SaV [aU \ 收到初稿 #U V V SaV \aV T 收到修改稿 E !!U 联系人 % 崔 英 德 E 第 一 作 者 " 张 小 红 ! # 男# 博 士# [ W T \)" 副教授 E 基金项目 " 国家自然科学基金项目 ! " U V ] X T V Z X E
! H + # , + , ’ % * &, & ); % * ) # + , ) , ; % % ’ / , 6 + % 6, 6 % ) 9 * ) % 1 4 E B 2* 2 * 4 , & & 1 + * & , ’ #9 1 # + [ , ; 9 * + ; # & ’ E 2 E
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