丙烯酸_丙烯酰胺共聚超吸水性树脂的合成及其应用研究

高吸水性树脂的吸水原理
合成流程
聚合反应原理
产品吸水性分析方法
吸水率测量公式如下：
结论
通过实验结果发现引发剂用量（相对于单体 的质量分数）为0.1%时有最佳吸水效果。使 用过硫酸钾+硫代硫酸钠作为引发剂可大大提 高传统聚丙烯酸—丙烯酰胺类高吸水性树脂 （使用过硫酸钾作为引发剂）的吸水效率。
Fra Baidu bibliotek题展望与发展
高吸水性树脂是一种新型材料，它安全无毒且吸水倍率极高，然而却由 于技术不成熟、价格昂贵，并未大量投入到实际运用当中。因而在未来 的研究过程中，发展方向有： ①进一步简化工艺流程，让工业大量生产成为可能。 ②理论上对高吸水性树脂进行改善，改变实验材料和方法，进一步提高 吸水效率。 ④研究合成系高吸水性树脂和其他类高吸水性树脂的配比复合配方。 ⑤测定不同温度下高吸水性树脂的保水率。 ⑥用气相色谱法定量研究高吸水性树脂的缓释率。 ⑦水培植物的研究。 ⑧在沙土中大面积种植，更实际治理土壤荒漠化。 ⑨扩大实际应用范围，发明与创造如：鞋垫、止血剂、空气清新剂、纸 尿布、油田管道、神奇拖把等一系列有用而有效的产品。
总结
①实验得引发剂相对于单体最优质量分数为0.1%。 ②最佳引发剂的选择为过硫酸钾+硫代硫酸钠（摩尔比为1:1），其吸水倍率相比传统引发 剂提高了16.61%。 ③实验成功为工业生产的简化提供依据和方法。 ④丙烯酸-丙烯酰胺（PAAAM）高吸水性树脂在沙漠中的保水能力优异，且具有反复吸水 和保水的能力。 ⑤保水剂应用于沙漠中的植物种植，可大大提高植物的生长速度和存活率，维持沙漠中水 分，减少水土流失，成为治理土地荒漠化的一种有效方式并使沙漠转变成绿洲成为可能。 4.2实验优点和创新点 ①引发剂用量对丙烯酸-丙烯酰胺（PAAAM）高吸水性树脂的吸水效果有着决定性作用， 本实验找到了最优的引发剂用量。 ②尝试了不同种类的引发剂并找到效果最佳的过硫酸钾+硫代硫酸钠作为新的合成丙烯酸丙烯酰胺（PAAAM）高吸水性树脂的引发剂，提高树脂的性能。 ③简化了实验步骤:在合成前加热去离子水至沸腾除去其中的氧气，反应过程中不通氮气， 减少反应时间，更贴切工业生产，并为工业大量生产提供基础。 ④扩展高吸水性材料的应用范围，实验得使用它能优化植物培育方法，旨在今后用高吸水 性树脂解决新型植物培育法和土地荒漠化的问题。
丙烯酸_丙烯酰胺共聚超吸水性树 脂的合成及其应用研究
化学CH12 朱杰毅 周杰沁 指导教师：汤晨毅
摘要
高吸水性树脂（Super Water Absorbable Resin, 简称SWAR）是一种合 成高分子聚合物，是20世纪60年代开始发展起来的新型高分子材料。高 吸水性树脂现已逐步开始应用于工业、农业、食品、医疗卫生、生活用 品和环境保护等领域。本文通过水溶液聚合法制得丙烯酸-丙烯酰胺 （PAAAM）高吸水性树脂，并讨论了合成的重要制备条件——引发剂的 质量分数和种类与树脂吸水性的关系，改善了高吸水性树脂的吸水性能。 结果表明：使用过硫酸钾+硫代硫酸钠作为引发剂，且引发剂相对于单 体的质量分数为0.1%时有最佳吸水效果，其吸水倍率提高16.6%。此外， 本文优化了溶液除氧的实验步骤，为大规模工业生产提供借鉴。本文测 定了高吸水性凝胶与黄沙混合后的保水性，发现丙烯酸-丙烯酰胺 （PAAAM）高吸水性树脂在沙漠中的保水能力优异，且具有反复吸水和 保水的能力。本文还利用合成的树脂进行植物培育，研究发现只要在种 下绿豆种子时加入吸水材料、水和化肥，此后不用再浇水和化肥，凭借 吸水材料的保水性和缓释性，可以让植物发育。将保水剂应用于沙漠中 的植物种植，可大大提高植物的生长速度和存活率，维持沙漠中水分， 减少水土流失，成为治理土地荒漠化的一种有效方式并使沙漠转变成绿 洲成为可能。
培育植物应用研究
从实验现象得出，单用自来水培育绿豆时有最佳的 生长效果，保持绿豆存活且芽高最高。 由四号至九号实验得出在不浇水的情况下使用保水 剂，可使土壤和黄沙中的绿豆生长情况大大改善， 不仅提高存活率，也增加了芽高。 尤其是在黄沙中的对照结果（实验七、八、九）， 进一步推测，若将保水剂应用于沙漠中的植物种植， 可大大提高植物的生长速度和存活率，维持沙漠中 水分，减少水土流失，成为治理土地荒漠化的一种 有效方式并使沙漠转变成绿洲成为可能。
保水结果分析
结果分析 实验结果显示，加入保水剂的烧杯中水分蒸发均小于未加入保水剂的烧 杯，说明吸水性树脂无论是直接加入自来水还是以凝胶状态与黄沙混合 均表现出不同程度的保水能力。 对照组一中，三个烧杯中的水分蒸发情况为：1号烧杯>2号烧杯>3号烧 杯，当树脂的质量分数为0.2%时保水能力最好。原因可能是加入树脂质 量较大时树脂吸水后形成的凝胶达到接近饱和的状态，不利于凝胶均匀 混合在黄沙中，使保水性能下降。 对照组二中，5号烧杯（加入高吸水性树脂）的水分蒸发显著小于4号烧 杯，证明高吸水性树脂应用于防止水分流失，治理荒漠化是可行的，有 现实意义的。对照组二的实验显示，在5号烧杯（加入高吸水性树脂） 中的黄沙表层的凝胶与沙粒形成了一层1-2mm一定强度的膜，对防止烧 杯中水分蒸发起到了显著的效果。通过对照组二的黄沙剖面的比较发现， 5号烧杯（加入高吸水性树脂）的内部黄沙仍保有较多水分，而4号烧杯 的内部黄沙水分几乎全部蒸发，无法保持原本形态。实验说明高吸水性 树脂凝胶不仅能起到保水的效果，还可以实现固沙。
关键词
丙烯酸—丙烯酰胺共聚；高吸水性树脂；引 发剂；吸水性；保水性；荒漠化；植物培育
课题缘起
高吸水性树脂（Super Water Absorbable Resin, 简 称SWAR）是一种合成高分子聚合物，是20世纪60 年代开始发展起来的新型高分子材料。随着经济的 高速发展和人民生活质量的提高以及环保意识的增 强，SWAR的应用范围不断扩大，市场需求日益增 加，研究开发工作也日趋活跃。特别是20世纪70年 代后期以来，SWAR的开发取得巨大进展，有的使 用性能非常有益，可吸收其本身质量的几百倍到上 千倍的液体，且膨胀后形成的凝胶具有良好的保液 性和耐候性。高吸水性树脂现已逐步开始应用于工 业、农业、食品、医疗卫生、生活用品和环境保护 等领域。