[發明專利]一種生物基無機復合型吸水材料的制備方法

無效

• 申請號: 200910080913.8
• 申請日: 2009-03-25
• 公開（公告）號: CN101845123A
• 公開（公告）日: 2010-09-29
• 發明（設計）人: 康寧;宮瑞英
• 申請（專利權）人: 青島生物能源與過程研究所
• 主分類號: C08F292/00
• 分類號: C08F292/00;C08F2/10
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 周長興

技術領域

本發明涉及一種吸水材料的制備方法，具體地涉及一種具有超高吸水性的生物基無機復合型吸水材料的制備方法。

背景技術

高吸水性樹脂是一種含有強吸水性基團，并具有一定交聯度的功能性高分子材料，可廣泛用作吸水劑、水性增稠劑、絮凝劑等，在婦女兒童用品、醫藥衛生、農業、建筑業等領域具有廣闊的市場前景，近年來其在世界市場的需求，僅吸水劑一項的年需求量就為45萬噸，需求將會逐年增加。預計到2010年世界高吸水樹脂的消費將達225～270kt/a，世界消費年增長率為3.79％～5.45％。

在環境保護日益受到重視的今天，用天然資源制備低成本、可降解的吸水劑產品替代價格昂貴的高分子吸水劑產品，是吸水劑產業的發展方向。

高吸水性材料是具有一定交聯度和網絡結構的高分子聚合物，是一類具有強吸水能力且加壓也不脫水的特殊功能材料，在農林、園藝、石油化工、建筑材料、醫療衛生、食品業、交通運輸等領域有著日益廣泛的應用。近年來，環境友好高吸水性樹脂的設計和合成引起人們的廣泛關注，國外已有不少研究機構做了這方面的工作。天然高分子具有成本低、可再生和生物可降解性好等合成聚合物無法比擬的優勢，將其作為原料合成兼具優良吸水、保水性能和環境友好性的新型高吸水材料表現出廣闊的應用前景。

生物基高吸水材料以其來源廣泛、價格低廉、無污染環境等優點受到各國極大關注，各世界生產高吸水樹脂的各大公司均看好市場的發展前景，最近日本三井化學、三菱化學、觸媒三家公司已在研制以天冬氨酸為原料制成聚琥珀酰亞胺，然后水解產生聚天東氨酸的高吸水樹脂。

從國外目前申請的專利來看，主要申請人來自美國和、歐洲和日本，其中申請保護的范圍概述如下：生物基體及接枝單體的選擇、吸水材料的用途、吸水材料制備方法開發、改善吸水材料性能的助劑使用。國外很少有對于無機材料復合型生物基高吸水材料相關文章和專利報告。

國內已有文章報道黏土/淀粉、礦物粉/纖維素類復合型高吸水樹脂具有超高的吸水和保水能力，目前用于高吸水樹脂基體樹脂接枝的礦物原料主要為表面含有大量的“OH”和“Si-O”基等活性基團的粘土類礦物，如膨潤土、高嶺土、凹凸棒、絹云母、滑石粉等礦物。關于并不含有活性基團的氧化鋅、氧化鈦、氧化鈣、氧化鎂、氧化鋁、氧化硅或其相應的氯化物及溴化物類無機材料沒有相關專利報道，另外，國內文章目前報道的高吸水材料相關科研成果普遍存在著吸鹽水能力差的缺陷，報道的吸0.9％鹽水能力幾乎都在100g/g以下。在拓寬無機復合材料選用范圍基礎上制備具有吸蒸餾水能力為1500g/g，吸鹽水能力為160g/g以上的生物基無機復合型超高吸水材料具有巨大的實際應用價值，是一類極具潛力的環境友好性高吸水材料。

發明內容

本發明的目的是提供一種生物基無機復合型吸水材料制備方法。本發明制備的生物基無機復合型超高吸水材料具有吸蒸餾水能力為1500g/g，吸鹽水能力為160g/g，具有實際應用價值、且成本低廉且降解速度更快。

為實現上述目的，本發明提供的生物基無機復合型吸水材料制備方法，采用自由基引發進行溶液接枝聚合，其步驟如下：

A)將無機材料氧化鋅、氧化鈦、氧化鈣、氧化鎂、氧化鋁、氧化硅或其相應的氯化物及溴化物加入到裝有30-150mL硅烷偶聯劑水溶液的反應裝置中，攪拌5-30min，充分分散；無機材料的用量為蒸餾水質量數的0.07-67％；硅烷偶聯劑用量為無機材料質量的0.1-2倍；

B)以上述溶液中加入羥丙基胍膠，其用量為蒸餾水質量數的0.7-3％；控溫30-80℃，通氮15min，分散均勻，然后加入引發劑，繼續通氮20min后，再向溶液中加入溶有交聯劑的丙烯酸(AA)及其鈉鹽與丙烯酰胺(AM)混合溶液，繼續通氮10min，恒溫反應1-6h，將產物在乙醇中沉淀，過濾，然后在65℃下烘干，粉碎后得產物；

丙烯酸(AA)及其鈉鹽與丙烯酰胺(AM)質量比為10∶1-1∶3；交聯劑為具有非共額扼多雙鍵化合物、能形成離子交聯的多價金屬化合物或二醇、二胺、二醛、二酸類中的至少一種，比如：交聯劑可以是N，N-二甲基雙丙烯酰胺，N-羥甲基丙烯酰胺、乙二醇、乙二醛、己二酸、苯二甲酸、二(烯丙)丁酯、二異氰酸甲苯酯、1，6-亞己基異氰酸酯、亞甲基二苯基異氰酸酯、聚乙二醇酯或聚乙二醇醚，其用量為聚合單體摩爾數的0.03-0.5％，丙烯酸(AA)及其鈉鹽溶液質量百分數20-90％，丙烯酸(AA)的中和度在30-90％之間；