[發(fā)明專利]用于制備復(fù)合吸水材料的疏水單體的制備方法

無效

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• 申請日: 2010-11-01
• 公開（公告）號: CN102464582A
• 公開（公告）日: 2012-05-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 袁俊海
• 申請（專利權(quán)）人: 袁俊海
• 主分類號: C07C69/60
• 分類號: C07C69/60;C07C67/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于制備復(fù)合吸水材料的疏水單體的制備方法。

背景技術(shù)

高吸水性是一種具有很強吸水性能和保水性能的功能高分子材料。它能夠吸收幾百倍乃至上千倍于自重的水分，而且在外界環(huán)境的一定溫度壓力下能夠持久保持水分，這是海綿等傳統(tǒng)吸液材料所無法比擬的。

上世紀(jì)六十年代，最早出現(xiàn)的吸水樹脂是由美國農(nóng)業(yè)部將淀粉-丙烯氰接枝共聚物進行水解制得高吸水樹脂，由此拉開了全球廣泛研究吸水性聚合物的序幕。其后不久，研究報道了“淀粉衍生物的吸水樹脂具有優(yōu)異的吸水能力，且吸水后凝膠保水性很強，這些特征都超出了以往的高分子材料”。此類高吸水樹脂最初實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，獲得極大成功，由此拉開了全球范圍廣泛研究高吸水性材料的序幕。

自1966年研制成功淀粉-丙烯氰接枝共聚物高吸水樹脂開始，工業(yè)化進展極為迅速，據(jù)統(tǒng)計，80年代初期，年生產(chǎn)能力不足萬噸。而到1989年世界高吸水樹脂產(chǎn)量為26萬噸，其中美國10.5萬，日本約7.6萬噸，而到2000年，美國高吸水樹脂產(chǎn)量達(dá)50萬噸，日本產(chǎn)量達(dá)40萬噸。在此期間，各類性能優(yōu)異的吸水保水材料相繼得到研制和生產(chǎn)。

從化學(xué)結(jié)構(gòu)看，淀粉系高吸水樹脂的主鏈和接枝側(cè)鏈上含有羧基和羥基等親水性基團，這些親水性基團與水分子的親和作用是其具有親水性的主要內(nèi)因；從物理結(jié)構(gòu)上看，它具有低交聯(lián)密度的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。由于高吸水樹脂的奇特性能，自它問世以來便引起人們極大的興趣，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、日常生活、醫(yī)療衛(wèi)生等方面獲得廣泛應(yīng)用。常用于脫水劑，速凝劑，封堵材料，堵水劑等。而在農(nóng)業(yè)部門主要將其用于土壤改良劑、保水劑、育苗床基。由于高吸水樹脂應(yīng)用廣泛，自美國農(nóng)業(yè)部北方實驗研究所首先研制成功后，日本也進行了大量的開發(fā)研究。日本，德國，法國在上世紀(jì)七十年代末相繼投入工業(yè)化生產(chǎn)。我國廣東、上海等地企業(yè)在八十年代引進若干尿布濕生產(chǎn)線，開始了我國吸水材料工業(yè)化的步伐。

早期研究淀粉接枝共聚反應(yīng)，使用比較多的引發(fā)劑為鈰鹽。以鈰鹽作引發(fā)劑，接枝效率高，但價格昂貴。隨后人們又采用錳鹽、過硫酸鹽和氧化還原體系等引發(fā)劑。輻射法引發(fā)淀粉的接枝共聚反應(yīng)可以在常溫下進行了，與化學(xué)引發(fā)法相比具有較多優(yōu)點。由于淀粉與纖維素同屬糖類，人們又設(shè)想用纖維素為原料來制備高吸水樹脂。由于纖維素接枝率較低，研究人員先將其羧甲基化處理。但是淀粉、纖維素這類天然材料雖然來源廣泛，生物降解性能好，但同時面臨的問題就是易于腐敗變質(zhì)，耐熱性能差，凝膠強度低，難以長期儲存。

為克服上述缺點，人們逐漸將目光轉(zhuǎn)移向合成系高吸水性樹脂，主要以丙烯酸、丙烯氰、丙烯酰胺、聚乙烯醇等為原料，這已成為了現(xiàn)今高吸水樹脂的主要發(fā)展趨勢。

高吸水樹脂從合成原材料上來分類，可分為淀粉系，纖維素系和合成系樹脂三大類。

天然淀粉類由于原料豐富、廉價而研究較多，此方面的研究主要集中在淀粉的接枝方面，常用于與之接枝的有丙烯氰、丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯酸酯等。同時可以利用土豆、玉米等農(nóng)產(chǎn)品以降低生產(chǎn)成本。淀粉系產(chǎn)品的最大缺點就是耐熱性能差，長期保水能力不足，易腐爛，難以長期儲存。

纖維素類吸水能力差，需要通過接枝的方法來改善其吸水能力，常用方法包括與親水性單體接枝共聚或者羧甲基化。盡管如此，產(chǎn)品吸水率仍然較低，且易于受微生物分解而失去保水能力。但它可用于制成高吸水性織物，與合成纖維混紡，改善產(chǎn)品最終性能。

合成樹脂類主要為丙烯鹽系列和改性聚乙烯醇系列。丙烯鹽類的吸水能力與淀粉等天然高分子接枝共聚物相當(dāng)，但產(chǎn)品不易腐敗，吸水率高，凝膠的強度大，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，產(chǎn)品綜合性能好，目前研究較多。聚乙烯醇國內(nèi)只有少數(shù)單位進行研制，但聚乙烯醇由于聚合物中存在有親水性官能團(-OH)，因而除了一般吸水性樹脂的性能外，還具有其它吸水樹脂所不具備的優(yōu)良性能，例如耐鹽性、高凝膠強度等。它與其它吸水樹脂相比具有的最大優(yōu)越性在于吸水后易向土壤、沙層釋放，保持土壤的濕潤，為解決全球性糧食問題和改造沙漠問題提供解決的可能。

高吸水樹脂最初用于農(nóng)業(yè)和林業(yè)的抗旱保苗以及土壤改良方面。高吸水樹脂具備很好的吸水、保水性能，可以降低土壤的蒸發(fā)量，在土壤中還可以降水時吸收足量的水分，而在干旱時釋放出這些水分。Abd?El-Rehim等人使用輻射法制備了系列的聚丙烯酸、聚丙烯酰胺高吸水樹脂，并將其加到土壤中，研究結(jié)果表明：聚丙烯酰胺/丙烯酸鉀高吸水樹脂由于可以吸附并保持自身重量上千倍的水，提高了沙土的保水性能和耕作性能，從而有利于作物生長。