1、西南石油大学课外开放性试验开题报告题目： 插花工艺保水凝胶的制备及研究指导教师： 姓名： 班级： 2012 年 3 月 日 一、研究背景、概况及意义1、 背景及概况保水凝胶是一种具有划时代意义的高新技术产品，它晶莹剔透、颜色光彩夺目、人见人爱。从此， 不需要用肮脏的泥土种养花草。 只需将自己喜爱的花草插在一个盛满水晶土的玻璃花瓶中，便可把植物摆放在家居、办公室、宾馆大堂、餐厅等处.目 前 成 为 风 靡 欧 美 、 东南亚的 室 内 种 花 养 草 的 新 产 品 ， 它不 仅 取 dai 了 肮 脏 的 泥 土 ， 而 且 集 时 尚 、 美 观 、 环 保 （ 无 蚊 虫 、 污 水 ）
2、， 便捷 于 一 身 。 水 晶 泥 不 但 掀 起 了 室 内 种 养 花 草 的 新 革 命 ， 而 且 带 来 了 水 晶 盆 景 、鲜 花 礼 品 的 新 时 尚 。 五 彩 水 晶 盆 景 特 别 适 合 家 庭 、 宾 馆 、 酒 店 、 酒 吧 、 歌 舞厅 、 西 餐 厅 、 茶 艺 馆 等 作 为 装 饰 摆 设 ， 也 可 作 为 送 礼 之 佳 品 。 试 想 将 康 乃 馨插 入 水 晶 泥 中 送 给 康 复 中 的 病 人 ， 预 兆 病 人 早 日 康 复 ； 将 玫 瑰 插 入 水 晶 泥 中 ，五 彩 缤 纷 的 水 晶 泥 连 同 漂 亮 的 水 晶 瓶 送
3、 给 恋 人 ， 意 味 着 永 恒 的 爱 情 如 水 晶 般纯 洁 无 暇 水 晶 泥 在 日 韩 及 港 台 地 区 已 成 为 畅 销 产 品 。在 水 晶 土 中 加 入 适 量 的 香 料 或 香 水 更 可 作 为 固 体 空 气 清 新 剂 ， 留 香 持 久 ，有 助 改 善 室 内 环 境 氛 围 。 水 晶 土 最 适 宜 种 养 阴 生 或 水 生 绿 色 观 叶 植 物 ， 它 不需 要 经 常 浇 水 护 理 ， 也 不 会 生 虫 、 惹 蚊 惹 蚁 ， 干 净 卫 生 ， 本 产 品 主 要 成 份 为树 脂 ， 不 含 海 藻 酸 或 淀 粉 成 份 ， 故
4、不 会 变 质 和 褪 色 ， 且 无 毒 、 无 害 、 无 污 染 ，是 宾 馆 、 家 庭 及 其 它 公 共 场 所 种 养 花 草 、 美 化 环 境 的 最 新 最 佳 材 料 。 水 晶 泥 是 一 种 储 存 水 分 、 养 分 及 微 量 元 素 并 具 有 多 种 颜 色 的 高 吸 水 性 载体 。 产 品 吸 水 后 晶 莹 剔 透 、 色 泽 艳 丽 ， 极 似 水 晶 ， 可 用 于 种 植 植 物 和 作 为 装饰 品 观 赏 。 用 于 室 内 种 植 各 种 荫 生 水 生 植 物 ， 即 使 一 个 月 不 浇 水 ， 植 物 也 能安 然 无 恙 ； 它
5、还 含 有 一 定 量 的 N、 P、 K 和 多 种 微 量 元 素 等 营 养 成 分 ， 满 足植 物 正 常 生 长 所 需 。 水 晶 泥 色 彩 缤 纷 多 样 ， 既 能 种 花 又 能 插 花 ， 还 可 根 据 个 人 喜 好 将 各 种 颜 色的 彩 色 水 晶 泥 搭 配 起 来 ， 以 达 到 自 己 最 喜 爱 的 效 果 。 广 泛 应 用 于 室 内 各 类 植物 的 栽 培 ， 装 饰 水 仙 花 池 、 插 花 、 水 晶 烛 台 、 水 簇 装 饰 品 以 及 都 市 人 的 写 字台 、 圣 诞 节 礼 物 、 日 常 居 家 绿 化 等 ， 将 成 为
6、都 市 一 道 亮 丽 的 风 景 线 。我国是花卉生产大国，各地的花卉市场逐年增多， 竞争日益激烈，要想在占有更多的市场份额，就必须从传统泥土栽培 转向无土栽培 研究生产成本更低的水晶泥生产技术，其市场前景广阔。2、 意义水晶泥材料具有优异的性能，是一种高吸水性树脂，除了用于植物栽培、土壤改良、沙漠改造和生理卫生用品等领域外，水晶泥 材料还在医疗(人工角膜、医药缓释材料、多孔材等)、土木建筑( 密封材料、防火灭火材料、防结露防雾材料、调湿除湿材料等) 、食品( 保鲜添加剂、脱水剂、干燥剂等) 、工业(油田处理剂、油水分离剂等)、日用化工( 化妆品、保湿乳液、肥皂等) 方面取得广泛的应用。我国
7、山多，干旱、半干旱地区约占国土面积的51，水土流失严重，我国干旱缺水的地区涉及20多个省、市，森林资源贫乏，森林覆盖率仅为139296 。由于造环境条件较差，在干旱区植树成活率仅为10-30 ，半干旱区为3096 5096。因此，节水保水，改善生态环境是一项长期而艰巨的任务。开发高吸水保水材料对我国促进农林业的发展，改善生态环境，实施可持续发展战略均具有重要意义。水晶泥树脂最早是被用于制作吸收体液的卫生纸、尿布生理卫生用品。目前，全球高吸水性树脂的需要量已突破200万t。其中，纸尿裤和卫生巾的用量占高吸水性树脂市场的90-96%以上。用作化妆品添加剂，可提高化妆品的润湿性。高吸水性树脂还可用于
8、空气清洗剂、人造雪等。在食品方面的应用主要用作保鲜材料、脱水剂等。可以保持水果和蔬菜的新鲜。 农业用保水剂可促进植物根系发育，提高出苗率和移栽成活率，促进植株的生长发育，延缓凋萎时间。施入土壤中的高吸水性树脂，在降雨和灌溉期可大量吸收水分，在干旱期缓慢释放水分，供植物吸收，提高农业用水的利用率，延长灌溉周期，增强作物抗旱能力。我国地域辽阔，自然资源丰富。但是由于水资源的缺乏，西部水土流失、沙漠化、盐渍化等土地退化现象严重；水生态失调，干旱、沙尘暴等自然灾害的发生日趋频繁，已成为我国经济和社会可持续发展的重要制约因素。因此，围绕水资源的合理利用，回复西部生态环境是实施国家西部大开发战略的重要前提
9、。稀土抗旱高吸水性树脂不仅含有新型高分子保水材料，还含有植物生长过程中不可缺少的氮、磷、钾以及多种微量元素和稀土元素。在治理水土流失、防止荒漠化、恢复生态环境方面，能够促进林、草种子的萌发，提高种子的发芽率，促进根系的生长，对林、草根系的形成有极为显著的作用。从而增强了林、草抵御不良环境的能力。生态环境的恢复对多功能、低成本保水剂有较大的需求。进一步开发研究新型高吸水性树脂，具有重要的意义。二、研究主要内容1、本研究的基本思路是：（1） 通过文献阅读与资料查找，明确保水凝胶的结构特征、功能性质和类型，以及前人对保水凝胶做了哪些研究；（2）确定本次课题研究的基本方向；（3）出具实验研究方案和实验
10、产品性能测试方案，以及实验所需的药品和仪器，明确实验方法和实验步骤；2、实验方案设计（1）实验原理我们所用的单体为丙烯酸(CH2=CH COOH)，引发剂为过硫酸铵(NH4S2o8) ，交联剂为N，N 一亚甲基双丙烯酰胺，碱为氢氧化钠，其制造原理为自由基连锁聚合反应：CH2=CHCOOH+NaOH CH2=HCOONa+H20nCH2=CHCOONa CH2- CHnC=OONa丙烯酸盐聚合时进行剧烈反应，就可得到不溶性聚合物。其网络结构示意式如图l。其主链上的-COOH、-OONa基团是影响树脂吸水性的主要基团，交联剂则在形成网络密度方面起重要作用。如交联剂使用得当，即能形成合适的高分子网络
11、，从而具有一定的吸水性能，交联剂分子链的长短、反应基团的活性及所含亲水基团的数目，都对树脂的吸水性能产生较大的影响。图 1（2）药品及仪器药品：分散剂Span-60 溶剂环己烷 丙烯酸 氢氧化钠 交联剂乙二醇 过硫酸铵仪器：烘箱 搅拌器 回流冷凝器 温度计 三口瓶 布氏漏斗 孔隙度分析仪（2）实验步骤1)在装有搅拌器、回流冷凝器、温度计的三口瓶中加人1 g分散剂(Span一60或吐温40 或碳酸钙)和一定量的环己烷，加热到 45，搅拌35mln使分散剂充分溶解。2)把一定量丙烯酸用浓度为5 molL的氢氧化钠溶液中和到设定中和度，冷却后依次加入一定量的引发剂和交联剂，搅拌混合，充分溶解后加入三
12、口瓶中升温到75 搅拌反应15 h左右。3)将反应混合物冷却、抽滤、恒温干燥后进行性能测定和产品加工。（4）影响因素研究pH：即丙烯酸被NaOH 中和程度，也就是说，丙烯酸与 NaOH用量的相对多少对产品吸水率的影响，可用pH来度量；丙烯酸浓度：在制备过程中丙烯酸的浓度（C）大小对产品吸水率的影响；引发剂用量：探求引发剂用量（m）多少对实验产品吸水率的影响；交联剂用量：研究交联剂用量（m）多少对实验产品吸水率的影响；反应时间：研究反应时间长短（t）对实验产品吸水率的影响；（3）性能参数测试产品重量：实验制得产品的质量 m1孔隙度：多孔体中所有孔隙的体积与多孔体总体积之比,即=（ V2-V1）/V1吸水率：制品浸入水中所吸收水的重量对其浸水前实测重量的百分率，即=（m2-m1）/m1保水时间：模拟实际栽培条件，充分吸水的保水凝胶水分散失掉的时间 。三、 研究进度计划1、2012年三月份，研究人员讨论实验目的、原理等事项，做好实验前的理论准备；2、2012年四月、五月份份，进入实验研究阶段，制备产品，做正交实验寻求最佳实验条件，控制变量探寻各种因素对产品的影响，并对产品性能进行测量；3、2012年六月份，整理研究数据，出具研究报告。 学生签名： 2012年3月 日指导老师意见：指导老师签字： 2012 年 月 日
