壳聚糖接枝聚丙烯酸高吸水性树脂的合成工艺及性能研究开题报告

1. 研究目的与意义

高吸水性树脂是一类具有一定的交联度,不溶于水, 具有高水膨胀性的高分子化合物。由于其具有可吸收自身质量几百甚至上千倍水分的优异性能, 在医用材料、 生理卫生用品和农业等领域获得了广泛的应用。 用具有无毒、可生物降解、易于进行化学改性的天然高分子材料如淀粉、纤维素和壳聚糖等为原料与亲水性的乙烯基单体接枝聚合制备高吸水性树脂是当前研究的热点。目前，对淀粉和纤维素接枝改性聚丙烯酸的研究已有大量文献报道，而采用壳聚糖为原料进行接枝共聚制备高吸水性树脂的研究报道较少。由于壳聚糖所具有的良好的生物相容性、抗菌性和可降解性等优异性能, 在制备生理卫生材料用的高吸水性树脂方面具有广阔的前景。因此，壳聚糖接枝聚丙烯酸（CTS-g-PAA）是PAA高吸水性树脂改性的一种重要方法。

2. 国内外研究现状分析

陈煜等以过硫酸铵为引发剂，N，N -亚甲基双丙烯酰胺为交联剂，将丙烯酸在壳聚糖分子链上接枝聚合制得高吸水树脂，结果表明优化反应条件为:m(AA):m( CTS) =1: 10,引发剂与交联剂与单体的质量的百分比分别为 3.3%和 0.16% ,反应温度65℃, 反应时间 6.5 h, 在此条件下合成的树脂在蒸馏水中最大吸水倍率达 1180 g∕g ,在 0.9%食盐水中吸水倍率为 120 g∕g 。张俊平等分别将壳聚糖、丙烯酸、绿坡缕石或蒙脱土接枝聚合，制备高吸水树脂，在纯水中的吸水倍率为 150~160 g∕g，生理水中吸水倍率为 40~50 g∕g。Liu 等制备了壳聚糖-腐植酸钠-丙烯酸复合高吸水树脂，最大吸水倍率达 183 g∕g ，吸 0.9%氯化钠达 41 g∕g 。金海琴等以丙烯酸（AA）、丙烯酰胺（AM）两种单体同时对壳聚糖（CTS）进行接枝改性，合成了具有环境响应性的壳聚糖水凝胶，结果表明，当反应时间为 2.5 h 单体与 CTS 质量比为 8：1、反应温度在60℃左右、引发剂用量为 0.35%、交联剂用量为0.125%时，制得的水凝胶最高溶胀度可达 224 g∕g。郑根稳等采用溶液聚合法合成了聚丙烯酸∕壳聚糖∕蒙脱土复合高吸水树脂，结果表明，当丙烯酸和壳聚糖质量比为 10：1，蒙脱土为 2%、引发剂和交联剂用量分别为 3.2%和 0.16%时，所合成的聚丙烯酸∕壳聚糖∕蒙脱土复合高吸水树脂在蒸馏水和食盐水中吸液倍率分别达到 425 g∕g 与 65 g∕g。

3. 研究的基本内容与计划

聚丙烯酸（paa）是一种应用极为广泛的通用树脂, 具有较好的韧性和强度。根据改性方法的不同, 可以在很大的范围内调节其性能。正是由于改性方法和改性效果的多样性, 因此研究paa改性具有重要的科学意义和商业价值。本文通过自由基引发接枝共聚合成cts-g-paa, 并用n，n-亚甲基双丙烯酸胺进行交联，制得壳聚糖-g-聚丙烯酸高吸水性树脂。对材料吸水性能的影响，以期获得最佳合成条件。本论文拟采用水溶性引发剂过硫酸铵引发，通过自由基聚合制备壳聚糖接枝聚丙烯酸高吸水性树脂, 采用红外光谱分析等对产物的结构进行表征。探讨反应条件如交联剂、引发剂、单体丙烯酸和壳聚糖的投料比以及聚合反应时间、反应温度等对所制备的高吸水树脂吸水性能的影响，获得高吸水倍率树脂的最佳制备条件。

总体方案如下：

1、通过查阅文献，了解该领域国内外的研究进展。拟定实验研究方案。

4. 研究创新点

尝试了用去离子水代替乙酸溶液溶解壳聚糖，以及改变乙酸溶液的浓度，改变反应温度等。