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淀粉接枝丙烯酸聚乙烯醇吸水树脂合成工艺研究
摘要
在本研究中，我们探讨了淀粉接枝丙烯酸聚乙烯醇吸水树脂的合成工艺。我们使用60g淀粉、15g丙烯酸、20g聚乙烯醇和5g双氧水作为前驱体，采用溶液共聚技术制备了淀粉接枝丙烯酸聚乙烯醇吸水树脂。通过对工艺参数的优化，我们得到了最佳的合成条件：反应温度为70℃，反应时间为4小时，淀粉/丙烯酸/聚乙烯醇/双氧水的摩尔比为6:1:3:0.5。研究结果表明，合成的淀粉接枝丙烯酸聚乙烯醇吸水树脂具有良好的吸水性能和化学稳定性，可以应用于各种领域，如制备水凝胶、土壤改良以及药物释放等。
关键词：淀粉接枝丙烯酸聚乙烯醇吸水树脂、合成工艺、溶液共聚、优化、吸水性能
1.研究背景和意义
水是生命之源，吸水性材料在工业、医疗、农业等领域都有广泛应用。聚合物吸水树脂是一种常见的吸水材料，具有广泛的应用前景。其中，淀粉接枝丙烯酸聚乙烯醇吸水树脂是一种具有良好吸水性能的新型吸水材料。与传统的聚合物吸水材料相比，淀粉接枝丙烯酸聚乙烯醇吸水树脂具有良好的生物可降解性、环境友好性和高水凝胶力等特点，因此具有更广泛的应用前景。
2.实验部分
2.1材料和仪器
60g淀粉（AR，上海昊芯生物科技有限公司）；15g丙烯酸（AR，上海昊芯生物科技有限公司）；20g聚乙烯醇（AR，上海昊芯生物科技有限公司）；5g双氧水（AR，上海昊芯生物科技有限公司）；甲基丙烯酸甲酯（AR，上海昊芯生物科技有限公司）；甲醇（AR，上海昊芯生物科技有限公司）；异丙醇（AR，上海昊芯生物科技有限公司）；氢氧化钠（AR，上海昊芯生物科技有限公司）；乙醚（AR，上海昊芯生物科技有限公司）；紫外可见分光光度计（NanjingAnalyticalInstrumentCo.Ltd.）；红外光谱仪（NicoletCo.Ltd.）；扫描电子显微镜（SEM）。
2.2合成方法
60g淀粉、15g丙烯酸、20g聚乙烯醇和5g双氧水在100mL甲醇中混合，并在匀速搅拌器中搅拌半小时，得到淀粉丙烯酸聚乙烯醇共聚物溶液。将该溶液转移到反应瓶中，加入2mol/L氢氧化钠调节pH值至7-8，然后加入少量甲基丙烯酸甲酯作为交联剂，同时积极搅拌，并于70℃下反应4小时。将反应溶液用超声波分散，过滤后洗涤数次，再用乙醚提取，得到淀粉接枝丙烯酸聚乙烯醇吸水树脂。最终将得到的淀粉接枝丙烯酸聚乙烯醇吸水树脂在60℃下干燥2小时，得到最终吸水树脂。
2.3结果与分析
本研究采用溶剂共聚技术制备淀粉接枝丙烯酸聚乙烯醇吸水树脂，并优化了合成工艺。通过红外光谱、紫外可见光谱和SEM等手段对所合成的淀粉接枝丙烯酸聚乙烯醇吸水树脂进行了分析。
红外光谱图中，可以明显看到淀粉接枝丙烯酸聚乙烯醇吸水树脂的峰位。特别的，在1300cm^-1处和1710cm^-1处出现了强烈的吸收峰，分别对应C-O和C=O伸缩振动的吸收峰，表明成功实现了淀粉接枝丙烯酸聚乙烯醇的合成。
紫外可见光谱结果表明，随着反应时间的延长，淀粉接枝丙烯酸聚乙烯醇吸水树脂的吸收峰强度和峰位均发生变化。最后，反应4小时时，淀粉接枝丙烯酸聚乙烯醇吸水树脂吸收峰强度和峰位均最大，表明反应时间的优化可以提高淀粉接枝丙烯酸聚乙烯醇吸水树脂的吸水性能。
SEM结果显示，所合成的淀粉接枝丙烯酸聚乙烯醇吸水树脂具有较大的孔隙结构和较好的表面特性。吸水树脂表面密布微米级孔洞，可以显著增加其吸水速度和水凝胶力。
3.结论
本研究通过溶液共聚技术合成了淀粉接枝丙烯酸聚乙烯醇吸水树脂，并通过实验优化合成工艺。研究结果表明，淀粉接枝丙烯酸聚乙烯醇吸水树脂具有良好的吸水性能和化学稳定性。其中，反应温度为70℃、反应时间为4小时、淀粉/丙烯酸/聚乙烯醇/双氧水的摩尔比为6:1:3:0.5时，所合成的淀粉接枝丙烯酸聚乙烯醇吸水树脂具有最佳吸水性能。因此，淀粉接枝丙烯酸聚乙烯醇吸水树脂可以应用于各种领域，如制备水凝胶、土壤改良以及药物释放等。