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摘 要

超吸水纤维具有较强的吸水性能，其可以吸收自身重量几十甚至上百倍的非离子水。综述了超吸水纤维的吸液机理以及马来酸酐与纤维素反应的机理，分析了马来酸酐用量、无水乙酸钠用量、水浴温度等因素对改性棉纤维吸水性能的影响。实验结果表明，控制不同条件可以制得吸水倍率不同的超吸水纤维，吸水倍率可达六倍以上。综合各条件可知，最佳改性条件为马来酸酐用量为8g，无水乙酸钠用量为2.2g。水浴温度为40℃时，棉纤维的吸水性能达到最佳。

关键词：超吸水纤维 马来酸酐 化学改性 吸水倍率

Preparation of superabsorbent fibers.

Abstract

Super absorbent fiber has strong absorptive capacity. Compare to own weight, it can absorb tens or even hundreds of times of non-ionized water. Fluid absorption mechanism of the super absorbent fiber and the mechanism of maleic anhydride reaction with cellulose were reviewed. Many factors influence the water absorption performance of modified cotton fiber. Such as the dosage of maleic anhydride, the dosage of anhydrous sodium acetate and temperature. The experimental results show that the super absorbent fibers with different water absorbance ratio can be made under different conditions. And the absorbance ratio can be more than six times. According to the comprehensive conditions, the optimal modification condition: is 8g maleic anhydride is 8g and sodium anhydrous acetic acid is 2.2g. When the temperature of is 40℃, the water absorption performance of cotton fiber reaches optimum.

Keywords: superabsorbent fiber; maleic anhydride ; Chemical modification ; water absorption rate

目 录

摘要 Ⅰ

ABSTRACT Ⅱ

第一章 综述 1

1.1 前言 1

1.1.1 超吸水纤维的定义 1

1.1.2 发展历程 1

1.1.3 超吸水纤维的用途 1

1.1.4 超吸水纤维的优势 1

1.2 超吸水纤维的吸水机理 1

1.2.1 Flory离子网络理论 1

1.2.2 毛细管作用及物理吸附 1

1.2.3 渗透压对吸水性能的影响 2

1.3 马来酸酐化学改性纤维素 2

1.3.1 马来酸酐改性纤维素的可行性及其优势 2

1.3.2 马来酸酐改性纤维素的吸水机理 2

1.3.3 无水醋酸钠在改性中的作用 3

1.4 超吸水纤维吸水性能的影响因素 3

1.4.1 马来酸酐用量对吸水性能的影响 3

1.4.2 反应温度对吸水性能的影响 4

1.4.3 不同种类纤维素的吸水倍率 4

1.5 论文研究的目的、内容及意义 5

第二章 实验部分 6

2.1 实验材料与仪器 6

2.1.1 材料 6

2.1.2 仪器与设备 6

2.2 实验内容 6

2.2.1 对比实验 6

2.2.2 单因素实验 7

2.2.3水浴温度对吸水倍率的影响 7

第三章 实验结果与讨论 8

3.1 实验结果测试方法 8

3.2 单因素实验 8

3.2.1马来酸酐用量对吸水性能的影响 8

3.2.2 醋酸钠用量对吸水倍率的影响 9

3.2.3 不同水浴温度对吸水倍率的影响 10

3.3 对比实验 11

第四章 结论与展望 12

4.1 结论 12

4.1.1 对比实验结论 12

4.1.2 单因素实验结论 12

4.1.3 实验缺陷与不足 12

4.2 展望 12

参考文献 14

致谢 16

第一章 综述

1.1 前言

1.1.1超吸水纤维的定义

超吸水纤维（super absorbent fiber，简称SAF）是一种常用的吸水材料，它可以吸收自身重量几十甚至上百倍的非离子水。

1.1.2 发展历程

上个世纪，三大合成纤维（涤纶、腈纶、锦纶）开始投入生产。之后人们开始研发功能性纤维^[1]。但是合成纤维的吸水性能并没有得到大幅度的改善。1980年前后，人们开始研究如何将超吸水粉末转变为超吸水纤维^[2]。直到1984年，一款以聚丙烯腈为基础的纤维吸水性远超之前的各类合成纤维。2006年，超吸水纤维投入大规模生产^[3]。

1.1.3 超吸水纤维的用途

SAF由于其独特的形状和尺寸，使SAF吸水速率更快、手感更柔软。该纤维可广泛应用于医疗卫生用品、吸湿发热织物、油水分离材料、电池隔膜材料和电缆阻水材料、农业林保水材料以及食品保鲜材料^[4]。但SAF的断裂强度较大，需要经过混纺才能改善它的性能^[5]。

1.1.4 超吸水纤维的优势

超吸水树脂（super absorbing polymer, 简称SAP）是在超吸水纤维之前发展起来的一种吸水材料。与传统的吸水材料相比，SAP性能更佳^[6]。

钟磊、王洪从用于卫生的超吸水材料入手，分析了含有SAP和SAF的非织造材料的吸水保湿性能。实验发现含有相同量的SAF和SAP的非织造材料吸水性能相同，但含有SAF的非织造材料耐热保水性等相关性能更好。结果证明，含有SAF的卫生材料吸水后平整均匀，使用舒适性更好，适合用作非织造卫生材料^[7]。

1.2 超吸水纤维的吸水机理

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