木质素基吸水树脂的制备及其性能研究开题报告

 2021-08-08 14:08:51

1. 研究目的与意义

木质素是大量存在的一种可再生的生物质资源,其开发和利用有重要的意义和价值,吸水树脂作为一种新型功能高分子材料,具有重要的吸水和保水性,而且可作为金属离子的吸附材料。高吸水树脂是一种具有三维网状结构的新型功能高分子材料,能够吸收自重几百倍乃至上千倍的水分,具有保留水分的能力,在农林保墒抗旱方面有巨大的应用前景。

本课题以采用溶液聚合法,将木质素与丙烯酰胺交联共聚制备木质素基吸水树脂,考察原料配比、温度、pH等条件对产物吸水性能的影响,并对产物的结构进行表征。

2. 国内外研究现状分析

在植物界中,木质素是产量仅次于纤维素的天然高分子物质,是最为丰富的、能从可再生资源中取得的芳香族化合物,估算全世界每年约可产生600万亿t,并且无毒、价廉,是化学化工生产原料的丰富资源。但作为世界上最复杂的天然聚合物之一,木质素的结构与纤维素和蛋白质相比缺少重复单元间的规则性和有序性。木质素是由苯基丙烷单元通过醚键和碳-碳键联接而成的高分子化合物,它具有甲氧基、羟基和羰基等多种功能基,还含有不饱和的双键。所有类型的木质素都具有典型的多分散性和结构不均一性[1-2]

木质素基吸附材料是木质素高值化利用的途径之一。从20世纪50年代以来,许多研究者致力于木质素吸附性能的研究和木质素基吸附材料的研制,包括木质素基离子交换树脂、木质素基碳质吸附剂、木质素基重金属吸附剂、木质素基吸水树脂等。其中,木质素基吸水树脂的研究在国内外有较明显的进展。

彭志远等[3]将烯丙基缩水甘油醚与丙烯酰胺共聚合成带环氧基的亲水高分子,并利用其共交联木质素制备木质素基吸水树脂,考察了木质素用量、丙烯酰胺与烯丙基缩水甘油醚的配比、ph等对树脂吸水性能的影响。结果表明,木质素基吸水树脂具有ph敏感性,吸水倍率随ph增加而增大;吸水树脂的吸水率随着木质素用量的增加而降低,增加烯丙基缩水甘油醚用量,吸水树脂的交联密度增加,其吸水率降低。当木质素用量为5 g,丙烯酰与烯丙基缩水甘油醚的配比为0.06:0.03时,制备的木质素基吸水树脂在ph=9的水溶液中吸水倍率为36.3g/g。

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3. 研究的基本内容与计划

研究内容:

1. 将烯丙基缩水甘油醚与丙烯酰胺共聚合成带环氧基的亲水高分子,并利用其共交联木质素制备木质素基吸水树脂。

2.木质素基吸水树脂的单因素实验。

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4. 研究创新点

木质素来源于天然植物资源,具有许多潜在的反应活性,不仅可用作合成高分子的原料,而且得到的合成高分子还具有环境友好的特征。

本课题将木质素改性前后进行性能对比,制备出性能较好的改性木质素基吸水树脂。

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