[發明專利]一種纖維素基吸水材料的制備方法

有效

• 申請號: 201110202099.X
• 申請日: 2011-07-19
• 公開（公告）號: CN102382264A
• 公開（公告）日: 2012-03-21
• 發明（設計）人: 朱紅祥;夏南南;何輝;穆英嘯;覃程榮;周敬紅;宋雪萍;王雙飛;鄧超冰;王英輝
• 申請（專利權）人: 廣西大學
• 主分類號: C08F251/02
• 分類號: C08F251/02;C08F220/06;C08F220/56;C08F2/52;C08F4/40
• 代理公司: 廣西南寧公平專利事務所有限責任公司 45104
• 代理人: 劉小萍

技術領域

本發明涉及吸水材料，具體是一種纖維素基吸水材料的制備方法。

背景技術

目前市場上對高吸水性材料的需求量越來越高，因為它在個人衛生用品、工農業生產、土木建筑等各個領域都有廣泛用途。然而大多數高吸水性材料研究都存在一些問題：(1)離子型高吸水材料的耐鹽性不好；(2)非離子型的高吸水性材料，吸水速率快，耐鹽性較離子型好，但是其吸水性能差。在各種實際應用場合中，往往需要吸水劑具有一定的耐鹽性和凝膠強度。因此，市場上需要開發出一種高性能化的吸水材料。高性能化吸水材料是既具有優良的吸水性能和保水性能，又具有吸水速率快、吸水后凝膠強度好和耐鹽性等。目前采用的措施主要有：在主鏈上引入非離子型親水基團；改變交聯劑，使交聯劑含有大量的親水基團等。

纖維素系高吸水材料是三維空間網絡結構構成的高聚物，其吸水既有物理吸附，又有化學吸附，可吸收成千上百倍的水。目前纖維素系高吸水性材料的合成原理主要是自由基引發聚合，其具體過程是在引發劑的作用下，首先在纖維素大分子上產生游離基，與單體反應，形成接枝共聚物。引發方法主要以化學引發為主，另外也有物理法引發如⁶⁰Co輻射引發法、微波輻射法、等離子體輻射等。纖維素系高吸水性材料的合成方法主要是溶液聚合，也有反相懸浮聚合，均相接枝聚合等。但由于反相懸浮聚合體系不穩定，帶來測定困難、數據波動、對處理結論印象甚大等缺點，導致理論技術尚不成熟，因此限制了它的應用。均相接枝聚合需要尋找一種能夠有效溶解纖維素的溶劑，而目前所研究的纖維素溶劑體系的價格普遍很高，且回收困難，因此也限制了此種方法的應用。由于溶液聚合法是纖維素接枝產物合成最普遍、最可靠的一種方法，而輻射聚合自由基生成速率變化范圍很大，并且可以很容易地通過控制輻射劑量率來調節自由基生成速率。因此，在等離子體輻射協同條件下采用溶液聚合的方式來制備纖維素基吸水材料，是克服以上方法的不足，滿足市場需求的一種有效的方法。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種新的纖維素基吸水材料的制備方法，使制成的纖維素基吸水材料不但具有較好的吸水性能，而且還具有較好的耐鹽性。

本發明以如下技術方案解決上述技術問題：

本發明纖維素基吸水材料的制備方法，它的操作步驟如下：

1)將天然纖維素材料經粉碎機粉碎后，取40～60目篩的纖維材料，常溫下用蒸餾水洗滌三次，再用體積濃度為80％的乙醇洗滌兩次，以去除纖維中的雜質，再在60℃的條件下烘干備用；

2)取上述處理過的纖維素置于等離子體反應腔中進行低溫等離子體處理，等離子體處理條件為處理電壓50～210V、真空度800～1500Pa、放電時間為30～250s；

3)按單體和2)步驟得到的纖維素質量比為4∶1～9∶1的比例將上述處理后的纖維素置于質量濃度為10％～50％的單體溶液中，再按引發劑占單體用量的0.5％～4.5％和交聯劑占單體用量的0.05％～0.3％的比例分別向單體和纖維素的混合溶液中加入引發劑和交聯劑，并通入氮氣保護，同時設置攪拌器以100～200r/min的攪拌速度攪拌溶液，在40～80℃條件下接枝共聚反應10～40min后，取出反應容器中的產品，并在60℃條件下烘干，即得到纖維素基吸水材料。

所述天然纖維素材料為甘蔗渣、木薯稈、玉米稈、棉桿、蕎麥稈、樺木、桉木、楊木的纖維。

所述單體是丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、丙烯腈或它們的混合物，其中丙烯酸的中和度為60％～80％。

所述引發劑是熱分解引發劑、氧化還原引發劑或鈰離子引發劑。

所述熱分解引發劑是過硫酸鹽、芳基偶氮氨基化合物或芳基偶氮硫醚；氧化還原引發劑是過硫酸鹽-硫醇氧化還原引發體系、過硫酸鹽-亞硫酸氫鹽氧化還原體系或有機過氧化氫-亞鐵鹽氧化還原引發體系；鈰離子引發劑是硫酸鈰。

所述過硫酸鹽是過硫酸鉀或過硫酸銨；過硫酸鹽-硫醇氧化還原引發體系是過硫酸鉀-伯十二碳硫醇或叔十二碳硫醇；有機過氧化氫-亞鐵鹽氧化還原引發體系是C₁-C₅的直鏈和支鏈過氧化氫-硫酸亞鐵或氯化亞鐵。

所述交聯劑包括N取代丙烯酰胺衍生物型交聯劑、羥基型交聯劑和環氧型交聯劑。