2016《高分子材料与工程专业》个性发展教育模版.doc

个性发展教育
总结报告
学生姓名: 周鹏军学号: 12L0603122
学院: 理工学院
专业及班级: 高分子L121班
模块名称:
题目: 淀粉丙烯酸酯高吸油材料制备
指导教师: 牛春梅
2016年1月
内容及安排
前言
近些年来,在我国以及世界范围内,油污染愈发引起人们的高度重视,其中主要来自海洋轮船油品泄露,其余来自于城市废水排放。因而,怎样解决该问题则成为了近期热门的话题,在这种环境下,新型高吸油树脂则自然而然成为了备受关注的研究课题。
淀粉
淀粉是一种多糖,是植物储存能量的一种产物,以颗粒的形式贮存在植物的根茎之中,在生活中十分常见,同时也是重要的化工原料。在性能差不多的情况下,玉米淀粉供应量最大,可优先考虑玉米淀粉作为基质。淀粉颗粒具有渗透性,水和水溶液能自由渗入颗粒内部,在淀粉分子中,含有直链淀粉和支链淀粉两种,直链淀粉在内层,聚合度一般为几百,含量在20%-26%;而支链淀粉在外层,聚合度能达到几千甚至更高,含量在74%-80%。
淀粉的化学式为(C6H10O5)n,其中n为聚合度,从几百到几千不等,有个别的支链淀粉甚至可以达到几百万。淀粉的化学结构见下图
直链淀粉结构支链淀粉结构
根据淀粉的结构式即可看出淀粉具有众多羟基,羟基是亲水基,但是其间由氢键键合,淀粉并不溶于水,但在遇到热水的情况下,直链淀粉可溶,支链淀粉膨胀,最终淀粉成浆糊状,这种现象我们称之为淀粉的糊化,这种现象的主要原因是由于淀粉中的结晶部分被破坏,这也正是我们使淀粉糊化的目的所在。淀粉中同时含有结晶部分和非结晶部分,非结晶部分具有良好的渗透性,是化学反应发生的主要位置,为了使淀粉更好的改性,与其他成分反应, 糊化则是必不可少的。
淀粉分子上2,3,6位上的活性羟基均可发生化学反应,其中6位上的羟基优先反应。利用这些羟基,可以对淀粉进行改性,改性后的淀粉可分为氧化淀粉,醚化淀粉,接枝淀粉,交联淀粉,多元改性淀粉等。这些淀粉的用途以及性质略有不同,在多个方面应用广泛,并且优势明显。淀粉来源广泛,价格低廉,供应量大,可再生性强,并且属于现在提倡的环境友好型材料。尤其在改性之后改善了其较差的力学性能,分散性,渗透性,使得淀粉在油田,海洋,化妆品,生活用品等方面都有了广阔的前景。
三、高吸油树脂

传统的吸油材料主要有无机类、有机天然系、有机合成系.
(1) 无机类包括黏土、二氧化硅和石灰等,其主要用于工厂的废油和漏油处理,优点安全,,同时也吸水,不容易运输。
(2) 有机天然系主要包括棉,木棉,纸浆等,用于工厂废油漏油处理,特点安全,价格低,,同时吸水,受压会再漏油.
(3) 有机合成系包括PP织物,金属皂类,氨基酸类,应用范围较为广泛,优点是安全,可燃烧废弃,体积小,缺点则是受压漏油价格高。
根据以上总结,传统吸油材料主要是靠物理吸附,主要存在吸油量不够,受压会再次漏油等众多缺点。高吸油树脂是将亲油单体聚合形成低交联度的聚合物,这种聚合物呈三维网状结构,吸油聚合物溶胀。它具有优秀的耐高低温性能,同时吸油速度快,吸油率高,保油性好,容易储存,并且可以吸收多种类型的油脂,从而可以替代传统吸油材料。
高吸油树脂的吸油机理则是,分子交联形成三维网状结构,形成许多微孔,吸油过程中,油分子与树脂的亲油基链段进行溶剂化反应,当油分子进入网状结构足够多时,链段开始舒展,树脂发生溶胀,但是由于交联点的存在,在高分子链段伸展到一定程度后会发生回缩,知道树脂吸油平衡。交联度过高,吸油量少,保油性好,但是对油二次处理便变得困难许多,交联度过低,吸油量大,但是保油性会过差,所以应当选择较低的交联度,但同时不可过低。
2. 高吸油树脂的交联常见三种方式:化学交联,物理交联,离子交联
(1) 化学交联:通常将含有2个或2个以上不饱和键的双烯单体和亲油性单体共聚,通过共价键将分子链连接在一起,形成三维网状结构,目前化学交联所形成的网状结构最为稳定,所以在高吸油树脂方面应用最多。
(2) 物理交联:物理交联作用是靠大分子链的缠结或相互作用,作用力分为两种,其一为范德华力,链段间相互吸引进行缠结;另一种是氢键作用,链段上的羟基或其他极性基团相互吸引造成链段缠结。由于比共价键的作用力弱很多,所形成的网状结构并没有化学交联的稳定。
(3) 离子交联:长链之间通过金属离子间的作用力,使得长链大分子缠结,相互连结在一起。
3. 现阶段,高吸油树脂主要分为两类。
纯单体合成高吸油树脂:主要有烯烃类和丙烯酸酯类,合成丙烯酸酯类的主要方法有悬浮聚合,乳液聚合和分散聚合,其中最常用的是悬浮聚合法,如单体用丙烯酸长链烷烃或者***丙烯酸甲酯,交联剂用乙二醇二丙烯甲酯等双