桉木紙漿制備纖維素基高吸水樹脂的研究.pdf

1、桉樹生長快、適應(yīng)性強(qiáng)，在我國南方地區(qū)獲得廣泛種植。桉木紙漿品質(zhì)好，纖維素含量高，是一種優(yōu)良的天然纖維素來源。利用桉木纖維素制備可生物降解的高吸水樹脂不僅可提升桉木紙漿的經(jīng)濟(jì)附加值，還可以拓展桉木紙漿的應(yīng)用領(lǐng)域。
　　 本文以桉木漂白硫酸鹽漿纖維素為原料制備高吸水樹脂，首先對纖維素與丙烯酸接枝共聚過程中影響產(chǎn)物吸水倍率的因素進(jìn)行了篩選，顯著影響因素為:反應(yīng)溫度、引發(fā)劑用量、中和度、交聯(lián)劑用量;以上述顯著影響因子為變量設(shè)計正交試驗優(yōu)

2、化反應(yīng)條件得到桉木木紙漿纖維素與丙烯酸及其鈉鹽接枝共聚的最佳工藝條件為:反應(yīng)溫度60℃，引發(fā)劑用量0.5％，中和度70％，交聯(lián)劑用量0.06％，此條件制備的高吸水樹脂吸水倍率為524g/g。紅外光譜分析表明丙烯酸已接枝到桉木紙漿纖維素上，成功制備了纖維素接枝丙烯酸（CLS-AA）高吸水樹脂。
　　 分別采用NaOH、纖維素酶、NaOH/尿素低溫溶液體系及纖維素酶+NaOH/尿素低溫溶液體系四種方法對桉木漂白硫酸鹽漿纖維素進(jìn)行處理

3、。經(jīng)纖維素酶處理后的纖維素的晶型未發(fā)生改變，其他三種方法處理后的纖維素晶型和結(jié)晶度發(fā)生顯著改變，結(jié)晶度大幅度降低:17.5％NaOH處理后的纖維素是纖維素Ⅰ和纖維素Ⅱ兩種晶型的混合，結(jié)晶度降為61.17％;8％NaOH/12％尿素溶液處理過程中纖維素部分晶型消失，結(jié)晶度下降至51.04％;纖維素酶處理后再經(jīng)8％NaOH/12％尿素溶液低溫處理的桉木纖維素結(jié)晶區(qū)已基本被完全破壞，結(jié)晶度只有2.73％。處理后的纖維素結(jié)晶度越低，暴露出來的游

4、離羥基數(shù)越多，纖維素在接枝反應(yīng)中的可及度越高，所制備的吸水樹脂的吸水性能也就越好。將處理后的纖維素與丙烯酸接枝共聚制備高吸水性樹脂，比較吸水樹脂的吸水性能，篩選出最優(yōu)處理方法為:纖維素酶處理3h后再經(jīng)預(yù)冷至-12.5℃的8％NaOH/12％尿素溶液體系處理。該方法處理后的纖維素接枝丙烯酸制備的吸水樹脂吸去離子水倍率968g/g，較未處理纖維素接枝丙烯酸制備的樹脂吸水倍率提高85％。
　　 通過單因素試驗分別考察了纖維素與單體質(zhì)量

5、比、引發(fā)劑用量、丙烯酸中和度、交聯(lián)劑用量、反應(yīng)溫度和反應(yīng)時間等聚合條件對纖維素接枝丙烯酸吸水樹脂吸水倍率的影響。樹脂的吸水倍率隨著纖維素與單體質(zhì)量比的增加而減少，由988g/g下降到420g/g;隨著引發(fā)劑、交聯(lián)劑、反應(yīng)溫度、中和度的增加，均呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，當(dāng)引發(fā)劑用量為1.0％，交聯(lián)劑用量為0.06％，中和度70％，反應(yīng)溫度為60℃時，吸水倍率最高(968g/g);隨著反應(yīng)時間的增加，則呈現(xiàn)先增大，當(dāng)反應(yīng)時間達(dá)到6h時，樹脂的

6、吸水性能最強(qiáng)，再延長反應(yīng)時間反應(yīng)吸水倍率變化不大，略有下降。
　　 探討聚乙烯醇硫酸鈉(SPS)加入量、熱交聯(lián)溫度及中和度三個因素對樹脂的性能影響，并對纖維素/丙烯酸/聚乙烯醇硫酸鈉互穿網(wǎng)絡(luò)吸水樹脂(CLS-AA-SPS)的保水性及在不同電解質(zhì)溶液中吸水倍率進(jìn)行測試。隨著聚乙烯醇硫酸鈉用量、交聯(lián)溫度、丙烯酸中和度，樹脂的吸水倍率均呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢。通過響應(yīng)面分析得到最優(yōu)制備條件為:聚乙烯醇硫酸鈉加入量2％（相對于丙烯酸單體