高吸水树脂在公路工程土壤修复中的应用进展

高吸水树脂(SAP)具有高度交联的三维网状结构,吸水性和保水性优异,是土壤生态修复的关键材料。SAP加入土壤后,依靠吸附作用可将细小的土壤颗粒聚集成团聚体,团聚体数量增多可增大土壤孔隙率,减少容重,进而提高土壤吸水性能。概述了SAP的微观结构特征及吸释水原理,总结了公路工程土壤修复对SAP耐盐性、耐候性、保水保肥性、可降解性等的要求,综述了SAP对土壤结构和物理组成的影响及修复效果并提出SAP材料的土壤修复机理,指出了公路工程土壤修复的特点并展望了SAP材料的应用前景。

以羧甲基甘蔗渣为原料合成系列高吸水树脂的研究

以甘蔗纤维素为主要原料,通过醚化反应合成羧甲基甘蔗渣,再以羧甲基甘蔗渣为母体,丙烯酸及其盐、丙烯酰胺为单体,N,N"-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,过硫酸钾为引发剂,进行聚合反应合成了四种高吸水树脂。利用红外光谱、元素分析、扫描电镜、XRD等手段对合成的树脂进行了表征。通过正交实验对高吸水树脂的合成条件进行了优化。在最佳合成条件下合成的普通高吸水树脂的吸去离子水量为2040g/g,含钾高吸水树脂的吸去离子水量为1950g·g^(-1),含氮高吸水树脂的吸去离子水量为2150g·g^(-1),含氮和钾高吸水树脂的吸去离子水量为1360g°g^(-1)。

羧甲基葵花盘制备含氮和钾高吸水树脂的合成条件研究

以羧甲基葵花盘、丙烯酸及丙烯酰胺等为主要原料合成含氮和钾元素的高吸水树脂,对合成的高吸水树脂的吸液能力、吸液速率、保水性、耐盐性和重复吸水率等性能进行了研究。实验证明合成的高吸水树脂具有吸水量高、保水能力强、耐盐性好、重复吸水率高等优点。

不同环境溶液下高吸水树脂对水泥基材料的裂缝修复性

混凝土开裂及修复一直是工程界关注的重点问题,高吸水树脂(SAP)具有一定的裂缝自愈合功能。本文测试了不同环境溶液(NaOH、NaCl和蒸馏水)下SAP的吸液性能,以开裂试件的抗压强度恢复率、不同裂缝宽度(0.1、0.2 mm)的自愈合率以及裂缝填充状态为修复指标,分析了不同质量分数(0%、0.5%、1.0%)的SAP在不同环境溶液下对开裂砂浆试件的修复效果。结果表明:SAP在不同环境溶液下的吸液倍率呈先快速增加后缓慢趋于稳定的变化规律,其中SAP在NaOH环境溶液下的吸液倍率最高;SAP的掺入一定程度上提升了开裂砂浆试件在不同环境溶液下的抗压强度恢复率,其中掺入0.5%SAP的试件在NaOH环境溶液修复28 d的抗压强度恢复率最高,高出基准组17%;SAP的掺入提高了不同裂缝宽度的砂浆试件在不同环境溶液下的自愈合性能,随着SAP含量增加,0.2 mm裂缝宽度的砂浆试件在NaOH环境溶液修复28 d的自愈合率显著高于蒸馏水和NaCl溶液,掺入1.0%SAP的试件在NaOH环境溶液下的自愈合率达90%;SAP协同水化产物封堵裂缝口,提高了水泥砂浆的耐久性。

竹屑液化残渣改性高吸水树脂的制备及其性质研究

为验证竹屑液化残渣(BLR)作为纤维素来源用于制备改性高吸水树脂的可行性,本研究通过微波辐照法,以过硫酸钾(KPS)为自由基引发剂,在交联剂N,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)的作用下,将竹屑液化残渣(BLR)、丙烯酸(AA)、聚乙烯醇(PVA)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)进行四元共聚反应制备BLR改性高吸水树脂(BLR-P(AAAMPS)/PVA),采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)仪、热重分析(TG)仪和场发射扫描电子显微镜(SEM)对产物结构和形貌进行表征,并通过单因素试验和正交试验优化制备工艺。研究结果表明:BLR的加入增加了BLR-P(AA-AMPS)/PVA树脂内部多孔结构,树脂的吸水性能明显改善。树脂的较佳制备工艺条件为BLR用量0.35 g,微波辐照功率500 W,微波辐照时间12 min,KPS用量0.6%,MBA用量0.1%,AA中和度85%,PVA用量1.5%,该条件下制备的树脂其吸蒸馏水倍率最高可达1526 g/g,吸0.9%(质量分数)氯化钠的倍率可达114 g/g,在5000 r/min时离心保水率达到60%,吸水过程符合二级动力学模型。

紫外光引发制备PAA/CMC高吸水树脂及性能研究

以羧甲基纤维素钠(CMC)为骨架,通过紫外光引发聚合将单体丙烯酸(AA)接枝到CMC骨架上,合成PAA/CMC高吸水树脂。采用单因素实验法优化并确定了具有最高吸水能力的树脂的最佳制备条件。结果表明,合成树脂的最优条件为:CMC用量为0.05 g,AA质量浓度为0.48 g/mL,中和度为40%,引发剂和交联剂的用量分别为AA质量的0.3%和0.05%,反应时间55 min。所制备的高吸水树脂在蒸馏水中的最大吸水倍率为1281.21 g/g,在生理盐水中的最大吸水倍率为69.42 g/g。采用红外、热重以及扫描电镜对树脂的结构进行表征。结果表明,该制备方法成功合成了PAA/CMC高吸水树脂,其具有较好的热稳定性,树脂表面有明显的褶皱结构,具有吸水速率快、保水性好等特点。

高吸水树脂改良煤矸石基质水分特性

【目的】探究不同质量分数的高吸水树脂(SAP)对矿区煤矸石基质容重、孔隙度、毛管水运移规律和保水性等方面的改善状况,阐明SAP最佳使用量下煤矸石基质的水分运移规律,为无土矿区煤矸石基质水分条件改善提供依据,实现矿区煤矸石固废资源化利用,为植被生长提供适宜条件。【方法】通过室内土柱试验模拟质量分数0%、0.1%、0.2%、0.3%和0.4%的SAP对煤矸石基质水分运移规律的影响。【结果】(1)SAP可以改善煤矸石基质物理性质,随SAP使用量的增加,煤矸石基质容重呈下降趋势,总孔隙度与毛管孔隙度呈上升趋势;(2)SAP会极显著抑制煤矸石毛管水上升高度,且质量分数在0%~0.4%范围内,随SAP使用量的增加抑制效果逐渐增强,但当SAP质量分数为0.4%时,对煤矸石毛管水抑制程度较0.3%差异不显著;(3)最小显著差异法拟合分析得到:煤矸石毛管水上升高度随时间变化呈幂函数增加趋势(P<0.01),上升速率与时间变化呈对数函数下降趋势;(4)在室内通风条件下,72 h内不同SAP质量分数的煤矸石基质含水率持续降低,纯煤矸石(SAP质量分数0%)基质含水率下降趋势最大,水分损失率为15.96%,SAP质量分数为0.3%与0.4%下降趋势较小,水分损失率分别为3.90%和3.52%,差异不显著,且作用时间越长,SAP的保水性能表现越突出。【结论】SAP可以改善煤矸石基质水分条件,且在一定范围内,含量越高改善效果越显著。因此从经济和效果两方面考虑,首选质量分数为0.3%的SAP应用于无土矿区煤矸石基质中,为植被生长提供适宜的水气条件。

硫酸钙改性高吸水树脂对超高性能混凝土性能的影响机理

在高吸水树脂SAP(Super Absorbent Polymer,SAP)合成过程中,使用硫酸钙进行改性,研究了改性对SAP吸水性能和改性SAP对超高性能混凝土UHPC(Ultra-High Performance Concrete,UHPC)的影响机理。结果表明:①在制备SAP聚合过程中,使用硫酸钙进行改性,导致SAP在自来水及饱和CH溶液中的吸水率有所下降;②通过扫描电镜分析,改性SAP在硬化水泥内部释水塌缩形成的孔洞边缘,与SAP塌缩后薄膜边缘处形成大量的钙矾石;③由于改性SAP吸水率下降,钙矾石的形成过程消耗了SAP携带的部分内养护水,导致改性SAP对UHPC内养护效果下降,钙矾石的形成有助于提高UHPC的抗折强度和抗压强度,同时有助于提升抗裂应力,延缓开裂时间。

松散破碎地层钻进高吸水树脂堵漏剂合成与评价

地质钻探过程中面临着诸多挑战,其中井漏问题尤为突出,特别是在破碎地层中,井漏问题的发生频次更高。因此,研制适用于松散破碎地层的钻井液体系维持破碎地层快速钻进具有重要的实际意义。通过优化实验确定了适用于破碎地层堵漏的惰性材料及配方,采用水溶液聚合法制备了高吸水树脂(Super Absorbent Polymer,SAP),0~100℃条件下的吸水倍数在100倍以上;使用无渗透钻井液漏失仪对SAP的粒径及浓度进行了优选,0.3%的4~8目SAP为最优选择,最终优选出破碎地层堵漏钻井液体系配方:水+8%膨润土+0.1%黄原胶+0.6%HVCMC+2%核桃壳+1%云母片+2%特种纤维+0.3%的4~8目SAP。该钻井液体系能够完全封堵10~20目砂粒充填床,在0.69 MPa压力下漏失量为0 mL,在0~60℃范围内具有良好的流变稳定性,表观粘度25~48 mPa·s、动切力6~18 Pa、API滤失量为7~11 mL、润滑系数0.311,在松散破碎地层堵漏中体现出了良好的应用前景。

P(AMPS-co-AM)/羧甲基壳聚糖/蒙脱土高吸水树脂的合成

采用水溶液聚合法合成了P(AMPS-co-AM)/羧甲基壳聚糖/蒙脱土高吸水树脂。通过傅立叶变换红外光谱和扫描电子显微镜进行了表征。研究了引发剂、交联剂、羧甲基壳聚糖、有机化蒙脱土用量以及AMPS与AM的投料比对高吸水树脂吸水性能的影响。结果表明,最佳合成条件为m(AMPS):m(AM)=1:1.5,6%CMCTS,1.5%OMMT,0.8%KPS,0.15%MBA。树脂在最佳性能下吸水率达567倍,吸盐水率达104倍,25℃下12 h的保水率达68.1%。

高吸水树脂应用于混凝土内养护领域的研究进展

低水灰比混凝土在具备高性能的同时,往往因为结构致密、渗透性差,外部养护的水分难以进入,其内部相对湿度低,进而引起混凝土的自收缩和开裂现象。在低水灰比混凝土难以与外部实现水分交换的情况下,高吸水树脂(super absorbent polymer, SAP)由于具有出色的吸水和保水性能,可作为内养护剂,用以减少混凝土早期自干燥和自收缩,抑制裂纹的产生。通过综述SAP的分类、合成与制备及其吸水机理,概括了SAP在混凝土内养护领域的研究现状。重点总结了SAP对混凝土力学性能、耐久性能以及收缩性的影响;并展望了SAP在混凝土内养护领域的研究方向。

不同养生条件对高吸水树脂水泥稳定碎石力学性能的影响研究

为研究不同季节掺高吸水树脂(SAP)的水泥稳定碎石的影响效果,模拟三种养生方式探究对水泥稳定碎石基层力学性能的影响,采用标准养生、自然养生和高温养生三种养生方式,通过无侧限抗压强度试验和间抗拉强度试验,研究SAP掺量分别为0、0.5%、1.0%、1.5%时水泥稳定碎石的力学性能,结果表明:不同养生条件下,SAP掺入后能提高水泥稳定碎石的力学性能,SAP掺量为1.0%时最佳;与标准养生组相比自然养生组的水泥稳定碎石抗压和抗拉强度增长速率相似;与标准养生组相比高温养生组养生7d抗压强度和抗拉较高,养生90d较低。

高吸水树脂内养护混凝土性能试验及工程应用研究

本文采用高吸水树脂SAP为混凝土内养护剂,以干粉状态加入,掺量为0.2%,应用于C20、C30、C40混凝土中。通过对比试验研究发现对混凝土拌合物工作性能无明显影响;但对混凝土力学性能与耐久性能均有明显的提高和改善作用。通过实际工程应用,高吸水树脂内养护混凝土的性能优于普通混凝土,对其应用推广具有一定的意义。

废弃玉米秸秆制备高吸水树脂研究

以农业废弃玉米秸秆为原料,经过氢氧化钠碱化处理后继续与氯乙酸钠反应制备羧甲基玉米秸秆纤维素,其最佳制备条件为m(废弃玉米秸秆)∶m(氢氧化钠)∶m(氯乙酸钠)为1∶1.25∶0.75,碱化温度为30℃,醚化温度为75℃,碱化时间为1.5 h,醚化时间为1.5 h,最佳条件下的羧甲基玉米秸秆纤维素的取代度为0.36。然后母体与丙烯酸单体发生接枝聚合制备得到吸水率远高于市场产品的功能高吸水树脂聚合物。研究了母体羧甲基玉米秸秆纤维素与单体丙烯酸的质量比对高吸水树脂吸水率的影响,丙烯酸与氢氧化钠反应的中和度对吸水率的影响、氧化还原引发剂过硫酸钾和亚硫酸氢钠用量对吸水率的影响、交联剂N,N′-亚甲基双丙烯酰胺的用量对吸水率的影响,最终确定最佳的配比为m(羧甲基玉米秸秆纤维素)∶m(丙烯酸)∶m(过硫酸钾)∶m(亚硫酸氢钠)∶m(N,N′-亚甲基双丙烯酰胺)∶m(体系总去离子水)为1∶5∶0.12∶0.096∶0.04∶8.5。

羧甲基甘草秸秆纤维素制备高吸水树脂研究

首次通过羧甲基甘草秸秆纤维素与丙烯酸系单体通过自由基接枝聚合制备高吸水树脂,研究了影响高吸水树脂吸水率的各单因素,并经过正交试验探究得到最佳原料羧甲基甘草秸秆纤维素、氢氧化钠、丙烯酸、交联剂、引发剂质量配比为1∶1.55∶4∶0.07∶0.10,产品最佳吸去离子水量为1570 g/g;然后通过扫描电子显微镜对合成的羧甲基甘草秸秆纤维素和高吸水树脂样品进行结构表征,对最佳吸水率下的吸水树脂样品进行了不同溶液的吸液性能测试、不同离子强度盐溶液中的吸液能力测试、耐盐性测试及不同pH值溶液的缓冲作用测试等,实验表明制备的高吸水树脂性能优良,具有极大市场应用价值。

复合高吸水树脂制备及抑制煤自燃应用研究

针对现有防治煤自燃材料流动性差、降温效果差、不环保等问题,制备了复合高吸水树脂(SAR)并应用于抑制煤自燃中。测定并表征其吸水性、保水性、官能团与微观形貌,采用煤自燃程序升温装置分析其阻化性能,并进行现场试验。该复合高吸水树脂具有良好的吸水性和保水性,SAR在超纯水中吸水完全溶胀后吸水倍率可达762.6 g/g,保水性最低可达74%。红外光谱与扫描电镜表明复合SAR接枝成功且具有稳定三维结构。程序升温结果表明,相比原煤样0.4wt%的复合高吸水树脂处理煤样阻化效果较好,180℃时耗氧速率、CO与CO_(2)产生率较原煤分别降低了75.7%、72.5%和79.3%。在鲍店煤矿7302综放面隅角隔离墙后应用填充,发现该材料可有效降低CO体积分数,并保持在38×10^(-6)以下。

CMC/CMS-Na双基体高吸水树脂的制备及优化

采用水溶液聚合法,以羧甲基纤维素钠和羧甲基淀粉钠为骨架,添加丙烯酸为接枝单体,过硫酸钾(过硫酸铵)为引发剂,N,N’-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,合成了CMC/CMS-Na双基体高吸水性树脂。通过实验研究了该树脂最佳制备条件,此时树脂的吸盐水倍率为125.16%,吸去离子水倍率为1635.91%;重复吸水5次后,该树脂的吸盐水率为76.41%,吸去离子水率为82.48%。本研究制得的高吸水树脂生产成本低、重复吸液后仍能保持较好的吸液能力,具有实际应用价值。

CTS/P(AA-AM)耐盐型高吸水树脂的制备及降解性能

以壳聚糖(CTS)、丙烯酸(AA)、丙烯酰胺(AM)为聚合单体,亚硫酸氢钠和过硫酸钾为复合引发剂,亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂,采用水溶液聚合法合成了一种具有良好耐盐性能及降解性能的复合型高吸水树脂CTS/P(AA-AM),研究了丙烯酰胺用量、引发剂用量、交联剂用量、壳聚糖用量及中和度等因素对CTS/P(AA-AM)吸盐性能的影响,并进行了土壤微生物降解试验,通过扫描电子显微镜观察CTS/P(AA-AM)降解前后的形态变化。结果表明,合成最佳条件为丙烯酸10 mL,丙烯酰胺用量2%,引发剂用量1%,交联剂用量0.02%,壳聚糖用量2%及中和度80%。此条件下制备的CTS/P(AA-AM)具有良好的吸盐性能和降解性能,吸盐水率为98.73 g·g^(-1),土壤掩埋105天后,CTS/P(AA-AM)的降解率为75.35%,扫描电子显微镜结果表明高吸水树脂中的部分成分已被降解。

天然聚合物高吸水树脂及其应用研究进展

本文介绍了天然聚合物高吸水树脂及其合成机理,分析比较了天然聚合物高吸水树脂物理聚合、本体聚合、溶液聚合和辐射聚合等合成方法,并阐述了天然聚合物高吸水树脂在卫生、生物、农业、建筑等多个领域的应用,特别分析了基于双孢菇菇柄的高吸水树脂在宠物猫砂中的应用前景,最后指出现阶段天然聚合物高吸水树脂产品的不足与未来发展方向。

不同粒径及掺量的高吸水树脂对灌浆料性能的影响

为了探究高吸水树脂(SAP)粒径及掺量对灌浆料性能的影响,选取了3种不同粒径(180μm、125μm、98μm)的SAP通过干掺的方式掺入胶凝材料中,制备灌浆料试样,测试其初始流动度与30 min流动度、抗压强度以及竖向膨胀率,并采用扫描电镜,分析了灌浆料微观形貌的变化,探讨了SAP对灌浆料性能的影响机理。结果表明:灌浆料流动度随着SAP掺量的增加而减小,SAP粒径越小,流动度减小得越迅速;灌浆料力学性能随着SAP粒径的减小而减小,随着SAP掺量的增加,灌浆料28 d抗压强度呈现出先增大后减小的趋势,掺量为0.2%时,28 d抗压强度达到90.4 MPa,高于空白组;当掺入SAP时,24 h内的竖向膨胀性能均表现增长趋势;SEM微观分析显示由于SAP在水化后期向灌浆料内部释水,促进粉煤灰微珠二次水化,使粉煤灰微珠表面生成了更多的水化产物。总体来看,掺入0.2%的粒径为125μm的SAP,在损失较小流动度的同时,可以使灌浆料内部结构致密,提升力学性能,改善孔隙结构。