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基本信息

項目名稱：
改良高吸水性樹脂
小類：
能源化工
簡介：
反相乳液聚合法能夠同時提高反應(yīng)速度和分子量，反應(yīng)產(chǎn)物的粒子直徑小，而硅藻土具有獨特的多孔結(jié)構(gòu)以及強(qiáng)吸附性、耐熱性等優(yōu)異物化性能，使之與高吸水性樹脂復(fù)合而成的吸水樹脂最終產(chǎn)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樹脂最首選的方法。 正是由于這樣的特點，所以本課題采用了反相乳液聚合法用改性硅藻土與高吸水性樹脂進(jìn)行復(fù)合來制備高吸水性復(fù)合材料。
詳細(xì)介紹：
改良高吸水性樹脂復(fù)合而成的材料吸水性能優(yōu)異，可達(dá)自身的幾百倍甚至幾千倍以上。本課題首次采用反相乳液聚合法，將改性后硅藻土與有機(jī)單體進(jìn)行接枝共聚,形成交聯(lián)度適中的超高吸水性復(fù)合材料。 反相乳液聚合解決了水溶液聚合的傳熱、攪拌困難等問題, 且反應(yīng)條件溫和、副反應(yīng)少。工藝簡單、周期短，反應(yīng)容易控制，產(chǎn)品性能優(yōu)異。本項目的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在： 1.高吸水性樹脂復(fù)合而成的關(guān)鍵材料硅藻土由含水二硅藻土氧化硅小球最緊密堆積而成，小球間隙構(gòu)成納米級微孔。 2.硅藻土改性條件最優(yōu)化。 對硅藻土處理工藝條件的優(yōu)化，使其孔隙及孔徑增大，比表面積增大焙燒的硅藻土和有機(jī)相復(fù)合較好，樹脂的粒子表面有大量的孔洞，這使得吸水率有顯著提高。 3.反相乳液聚合法工藝先進(jìn)，易于控制。 采用此法反應(yīng)產(chǎn)物的粒子直徑為0.05—0.15um，比懸浮聚合粒子0.05—2um小得多，反相乳液聚合是制造粉末吸水樹脂首選方法。 4.改性后的硅藻土/聚丙烯酰胺高吸水性復(fù)合材料的吸水率最高可達(dá)到最高2343.77 g/g。

作品圖片

  • 改良高吸水性樹脂
  • 改良高吸水性樹脂
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作品專業(yè)信息

設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)

高吸水性樹脂，在工業(yè)、醫(yī)藥和農(nóng)業(yè)等行業(yè)都具有廣泛的應(yīng)用。我國對高吸水性復(fù)合材料的研究起步較晚，并且由于成本價格的原因和技術(shù)所限，主要還是依靠進(jìn)口。我們采用反相乳液聚合法將改性后的硅藻土與有機(jī)單體丙烯酰胺進(jìn)行接枝共聚,獲得具有吸水率高、保水性強(qiáng)、安全無毒、質(zhì)量輕、吸液量大的新型改良高吸水性復(fù)合樹脂。 基本思路： 由于反相乳液聚合法能夠同時提高反應(yīng)速度和分子量，反應(yīng)產(chǎn)物的粒子直徑小，而硅藻土具有獨特的多孔結(jié)構(gòu)以及強(qiáng)吸附性、耐熱性等優(yōu)異物化性能，使之與高吸水性樹脂復(fù)合而成的吸水樹脂最終產(chǎn)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樹脂最首選的方法。 創(chuàng)新點： 改良高吸水性樹脂復(fù)合而成的材料吸水性能優(yōu)異，可達(dá)自身的幾百倍甚至幾千倍以上。本課題首次采用反相乳液聚合法，將改性后硅藻土與有機(jī)單體進(jìn)行接枝共聚,形成交聯(lián)度適中的超高吸水性復(fù)合材料。 反相乳液聚合解決了水溶液聚合的傳熱、攪拌困難等問題, 且反應(yīng)條件溫和、副反應(yīng)少。工藝簡單、周期短，反應(yīng)容易控制，產(chǎn)品性能優(yōu)異。 技術(shù)關(guān)鍵點： 選用丙烯酰胺、丙烯酸為單體、N，N一亞甲基雙丙烯酰胺為交聯(lián)劑，以及添加一定量處理后的硅藻土，采用反相乳液聚合的方法，制備高吸水樹脂； 考查不同工藝條件下的硅藻土對于高吸水樹脂吸水倍率影響，從而確定最佳合成條件。 主要技術(shù)指標(biāo)： 硅藻土/聚丙烯酰胺高吸水性復(fù)合材料的吸水率可達(dá)到最高2000g/g以上。

科學(xué)性、先進(jìn)性

我們的項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復(fù)合材料，這種方法它的科學(xué)性與先進(jìn)性主要體現(xiàn)在：反向乳液聚合法能夠同時提高反應(yīng)的速度和分子量，它的反應(yīng)產(chǎn)物的粒子直徑要比懸浮聚合的粒子小很多，生產(chǎn)出來的最終產(chǎn)品既可以是乳液，也可以制成粉末。而所添加的硅藻土具有獨特的多孔結(jié)構(gòu)、強(qiáng)吸附性和耐熱性。其優(yōu)異的物化性能使之與高吸水性樹脂復(fù)合而成的復(fù)合材料吸水性能更好。此外硅藻土還具有來源廣泛、自然儲量極其豐富、價格低廉、節(jié)約成本、無毒無害、請潔環(huán)保等一系列的優(yōu)良特點，因此是一種非常理想的添加物。通過我們的實驗方法，改性后的硅藻土/聚丙烯酰胺高吸水性復(fù)合材料可以達(dá)到很高的吸水率。

獲獎情況及鑒定結(jié)果

無

作品所處階段

實驗室階段

技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式

無

作品可展示的形式

實物、產(chǎn)品 樣品 圖片 現(xiàn)場演示

使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測

改性后的硅藻土/聚丙烯酰胺高吸水性復(fù)合樹脂材料的吸水性能有了提高。聚丙烯酰胺純樹脂的吸水率為1235.56g/g，焙燒硅藻土/聚丙烯酰胺吸水樹脂的吸水率可達(dá)到1956.48g/g，酸浸硅藻土/聚丙烯酰胺吸水樹脂的吸水率可達(dá)到2343.77g/g。目前，國內(nèi)高吸水性樹脂的應(yīng)用還不夠，應(yīng)用開發(fā)研究力度不足。高吸水性樹脂應(yīng)用非常多，其中在農(nóng)業(yè)方面體現(xiàn)突出。它能在植物根系附近形成一個局部濕潤環(huán)境。土壤中混入0．1 ～0．5 (質(zhì)量分?jǐn)?shù))的高吸水性樹脂后，即使土壤中水分過多或干旱缺水，也能保持有效濕度穩(wěn)定。中國是農(nóng)業(yè)大國，缺雨多旱，需要大量高吸水性樹脂。高吸水樹脂的研發(fā)具有廣闊的市場和推廣前景，同時具有良好的社會效應(yīng)和經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。

同類課題研究水平概述

高吸水性樹脂是從60年代后期美國農(nóng)業(yè)部北方研究所開始研究的最早淀粉接枝丙烯睛水解物。在制備過程中，由于水解時反應(yīng)物料十分粘稠，操作和控制均十分困難。之后多家公司進(jìn)行技術(shù)改良。有的提出用水-甲醇混合溶劑進(jìn)行水解的方案，解決了水解中操作困難的問題，但只是使樹脂的吸水速率有所提高，只是吸水能力稍有降低。之后，又開發(fā)了利用水溶性的聚丙烯酸等合成聚合物采取不同的交聯(lián)方法交聯(lián)制備高吸水性樹脂的方法，所得產(chǎn)物性能很好，大大改善了聚合物的性能，使合成系的吸水劑得到更大的發(fā)展。80年代人們又開始用其他天然化合物及其衍生物等制備高吸水樹脂。這些新方法為新型吸水熱的開發(fā)研究開闊了思路。同時，也出現(xiàn)了吸水性復(fù)合材料，由于它能改警高吸水樹脂的耐鹽性、吸水速度等性能，所以發(fā)展很快。綜合來看，國外對于吸水性樹脂的研發(fā)與生產(chǎn)相對技術(shù)較為成熟，但是對國內(nèi)市場而言，全部依靠進(jìn)口，使得生產(chǎn)成本大為提高。 國內(nèi)的高吸水樹脂的研究工作起步較晚，國內(nèi)的科研院所和企事業(yè)單為的研究都著重吸水樹脂的合成，集中在聚丙烯酸鹽，淀粉接枝丙稀睛共聚水解物，淀粉/丙稀酸鹽等的制造，研究出的吸水樹脂吸水倍率多為幾百倍，也有達(dá)1000一2000倍的產(chǎn)品。 本作品采用反相乳液聚合機(jī)理，添加硅藻土以提高其吸水率，使得產(chǎn)品性能相較于國內(nèi)的產(chǎn)品在性能上有較大優(yōu)勢。
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