聚丙烯腈系高吸水纤维球的研究

摘要

高吸水纤维具有很好的吸水能力和保水性能，吸水后能够保持较好的纤维强度和完整性，而且容易被加工。随着社会不断发展，市场需求不断提高和环境污染的告急，高吸水纤维的应用前景广阔，国内外对高吸水纤维的研究已经有了一定的成果。
　　 本课题采用碱水解法，制备聚丙烯腈系高吸水纤维球，主要研究内容如下:
　　 1.研究了聚丙烯腈系纤维球水解工艺条件对纤维球性能的影响以及散纤维与纤维球分别作为滤料的过滤性能的对比分析。研究表明，经结扎的聚丙烯腈系纤维球与散纤维相比大大提高了反应过程的可操作性，且纤维球水解充分均匀;水解反应浴液比1:20～1:30为宜;为避免纤维间的粘结，干燥温度为60℃;水解前后吸水倍率由15.02g/g提高到25.39g/g;纤维球滤料的除油率等过滤性能比散纤维效果好，且可重复使用。
　　 2.研制出高吸水纤维球小试生产装置，并用其实现了小批量生产。根据合作企业的要求，对现有生产设备进行了改造设计，将反应釜内改造为可旋转框架式结构和装载纤维球的鼠笼式提篮，另一个改造为可洗涤、酸中和、脱水功能的后处理装置;根据小试研究结果，设计出中试生产工艺。
　　 3.对聚丙烯腈纤维水解物的回收利用进行了研究，即以水解物与甲醛交联反应制备的高吸水凝胶涂覆在聚丙烯无纺布上，制备出高吸水聚丙烯无纺布，较系统研究了交联反应条件对产品性能的影响。研究表明，当水解物溶液质量40g，水解物溶液浓度10％，反应温度60℃，反应时间40min交联条件下制备的产品性能最佳，吸水倍率达89～109g/g，保水性好。借助SEM观察了改性前后聚丙烯无纺布的表面形貌和横断面结构，结果显示，无纺布为树脂吸水后凝胶提供良好的支撑结构。
　　 4.研究了含有不同醇的水解浴液的水解反应对聚丙烯腈系高吸水散纤维性能的影响。研究表明，丙三醇与散纤维质量比8∶1，纤维浴液比为1:40，浴液碱浓度为15％的NaOH溶液，水解温度为85℃，水解时间为1h的水解条件下制备高吸水聚丙烯腈系散纤维性能最佳，其损耗率减小到5.5％，吸水倍率提高到55.82g/g。同时采用SEM、FTIR辅助分析了水解条件对纤维形貌及结构的影响。

目录

声明

学位论文的主要创新点

摘要

第一章 前言

1．1 高吸水纤维概况

1．1．1 国内外研究现状

1．1．2 高吸水纤维的分类

1．1．3 高吸水纤维的制备方法

1．1．4 高吸水材料的吸水机理

1．1．5 高吸水纤维的应用

1．2 聚丙烯腈纤维改性分析

1．2．1 聚丙烯腈纤维亲水改性方法

1．2．2 聚丙烯腈纤维的水解机理

1．2．3 聚丙烯腈纤维的交联机理

1．3 纤维球

1．3．1 纤维球概况

1．3．2 纤维球的性能特征

1．3．3 改性纤维球

1．3．4 改性纤维球在过滤器中的应用

1．4 本课题主要研究的目的及意义

1．5 本课题主要研究内容

第二章 聚丙烯腈系高吸水纤维球的制备与性能研究

2．1 本章概述

2．2 实验材料与仪器

2．2．1 原料及试剂

2．2．2 仪器及设备

2．3 实验部分

2．3．1 聚丙烯腈系纤维球水解实验

2．3．2 聚丙烯腈系高吸水纤维球除油实验

2．3．3 聚丙烯腈系高吸水纤维球在污油泥中去水实验

2．4 性能测试

2．4．1 吸水倍率的测定

2．4．2 重复吸水性能的测定

2．4．3 除油率的测定

2．4．4 纤维球对污油泥的吸附性能测定

2．4．5 吸附比

2．5 结果讨论

2．5．1 浴液比对纤维球性能的影响

2．5．2 干燥温度对纤维球性能的影响

2．5．3 浴液循环使用次数对纤维球性能的影响

2．5．4 纤维球的重复使用性能

2．5．5 纤维处理顺序对吸水性能的影响

2．5．6 聚丙烯腈系纤维球水解前后照片

2．5．7 高吸水纤维球滤料拦截效果分析

2．5．8 高吸水纤维球对污油泥分离效果分析

第三章 高吸水纤维球生产装置的研究

3．1 本章概述

3．2 小试生产装置的设计及使用

3．3 高吸水纤维球的生产流程设计

3．4 纤维球中试生产装置的设计

3．4．1 反应釜设计与改造

3．4．2 后处理装置的设计与改造

3．4．3 反应釜与后处理装置的匹配

3．4．4 其它

3．5 中试生产工艺设计

第四章 聚丙烯腈系纤维水解物的应用研究

4．1 本章概述

4．2 实验材料及仪器

4．2．1 原料与试剂

4．2．2 仪器与设备

4．3 实验方法

4．3．1 实验准备

4．3．2 聚丙烯无纺布吸水改性

4．4 性能测试

4．4．1 吸水倍率的测定

4．4．2 吸水速率的测定

4．4．3 保水率的测定

4．4．4 高吸水聚丙烯无纺布的SEM表征

4．5 结果与讨论

4．5．1 聚丙烯无纺布吸水改性研究

4．5．2 高吸水聚丙烯无纺布SEM的观察

第五章 聚丙烯腈系纤维水解浴液的研究

5．1 本章概述

5．2 实验材料及仪器

5．2．1 原料与试剂

5．2．2 仪器与设备

5．3 实验方法

5．3．1 实验准备

5．3．2 水解

5．3．3 洗涤中和

5．3．4 恒温干燥

5．4 性能测试

5．4．1 纤维损耗率测试

5．4．2 FTIR分析

5．5 结果与讨论

5．5．1 醇的种类探究

5．5．2 丙三醇与纤维质量比探究

5．5．3 水解时间探究

5．5．4 水解温度探究

第六章 全文总结

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文

致谢