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超强吸水剂(SAP)亦称高吸水性树脂,其显著的特性—是高吸水性,吸水量可达自身的几十倍乃至几千倍,二是高保水性,即使在受热加压条件下也不易失水。SAP引起了国内外广大研究者的关注,已被广泛应用于卫生用品、医药、建筑、农业、园艺、食品等各个领域。
本论文是在“十五”国家重大科技专项(863计划—编号2002AA2Z4171)“新型多功能保水剂系列产品研制与产业化开发”子课题“矿物—高分子吸水保水复合材料的研制”的支持下完成的。论文在阐述超强吸水剂基本原理的基础上,对超强吸水剂的种类、制备方法、国内外的发展现状做了系统的总结,重点探讨了粘土复合型超强吸水剂的发展现状。论文主要包括:对湖北钟祥累托石的提纯以除去其中的黄铁矿;制备出累托石/聚丙烯酸(盐)超强吸水剂并对影响超强吸水剂的各因素进行了讨论;采用多种测试手段对超强吸水剂进行了表征。
论文以焙烧磁选法、酸洗法、煅烧法等手段,对湖北钟祥累托石进行了提纯,使其中的硫含量大为降低,并用化学方法对硫的含量做了检测。在焙烧磁选实验中,对焙烧温度、磁选次数、回收率做了考察。在酸洗实验中,对酸洗温度、酸洗时间、酸液浓度做了正交实验,并得出了三者对硫含量的影响结果。在煅烧实验中,重点考察了煅烧温度、煅烧时间对硫含量的影响。
以提纯后的累托石为原料,制备出了累托石/聚丙烯酸(盐)超强吸水剂。在单因素变化实验的基础上,安排五因素五水平正交实验得出最佳合成条件为:丙烯酰胺量15%,交联剂量0.08%,累托石量20%,中和度80%,反应温度65℃,引发剂0.25%(以上百分比都是相对单体丙烯酸的质量比)。按此最佳合成条件合成出的累托石/聚丙烯酸(盐)复合型超强吸水剂最大吸蒸馏水倍率为870g/g,最大吸自来水倍率为251g/g,最大吸盐水(0.9%食盐水)倍率为68g/g。同时对超强吸水剂的吸水速率、保水能力、重复吸水能力、凝胶强度做了表述。
论文选用扫描电镜(SEM)、X—射线衍射(XRD)、红外光谱(IR)、描量热分析(DSC)对累托石/聚丙烯酸(盐)超强吸水剂的结构进行了表征。
本文将累托石/聚丙烯酸(盐)结构引入对超强吸水剂的结构设计和合成以实现对超强吸水剂性能的改善,丰富了超强吸水剂的研究方法,开拓了超强吸水剂和结构设计的新思路。