[發明專利]一種纖維素基吸水吸油材料及其制備方法

無效

• 申請號: 201210017668.8
• 申請日: 2012-01-19
• 公開（公告）號: CN102603978A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: 徐德增;劉智超
• 申請（專利權）人: 大連工業大學
• 主分類號: C08F251/02
• 分類號: C08F251/02;C08F220/18;C08F220/56;C08F222/38;C09K3/32
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 趙淑梅

技術領域

本發明涉及一種纖維素基吸水吸油材料及其制備方法，屬于高分子材料技術領域。

背景技術

21世紀，科學與技術已趨向可再生的原料以及環境友好、可持續發展的方法和過程。美國能源部預計到2020年，來自植物可再生資源的基本化學結構材料要有10％以上占領市場，而到2050年要達到50％。因此纖維素作為一種環境友好的可再生資源，使世界各國都十分重視對纖維素的研究與開發。兩親性接枝共聚物(簡稱AGP)是目前功能高分子材料研究領域的熱點之一。兩親性是指親水性和親油性，是將熱力學上不相容的兩種鏈通過化學鍵連接在一起，從而實現了兩親性物質在分子水平的組裝。兩親性聚合物從結構上可分為接枝共聚物和嵌段共聚物。然而雙吸性共聚物不同于兩親性共聚物，它不僅是親水、親油，更重要的是它能吸水又能吸油。若將該聚合物放入油/水的介質中，其親油和親水部分將分別在油/水兩相介質中伸展、溶脹和吸收，并懸浮在油與水相連的界面處。

傳統的以樹脂為基體的單一吸水吸油材料，原料完全來自于石化產品，這類合成產品在自然界要經過500年才能完全降解，對環境造成極大危害，而且產品的可塑性差，對后期的成型加工十分不利，不能得到更加廣泛的應用，因此，拓寬吸水吸油材料的原料來源，研究可再生的吸水吸油材料，并且兼顧其產品的加工可塑性，不僅可降低對環境的破壞，能源的浪費，還可以使吸水吸油材料生產成本大幅度降低，這對擴大其應用領域也具有重要的意義。

張明杰等人在化工新型材料，35(1)，59～60，2007中報道了淀粉接枝丙烯酰胺和甲基丙烯酸甲酯制備吸水吸油樹脂的方法。該法制得的淀粉基吸水吸油樹脂的吸水倍率為8-12g/g，吸油倍率為4-7g/g。其吸水吸油倍率不高，并且接枝產物可塑性較差，限制了其應用領域。

曹愛麗等人在精細化工，21(1)，90～94，2004中報道了一種用分散法制備吸水吸油樹脂的方法。采用聚乙烯吡咯烷酮為分散劑，苯乙烯和甲基丙烯酸為共聚單體，偶氮二異丁腈為引發劑，二乙烯苯為交聯劑，合成出吸水倍率為4.2g/g、吸油倍率為7.2g/g，具有雙吸功能的聚物。同樣，其吸水吸油效果不夠理想，產品環保性較低，缺乏經濟實用性。因此，需要尋找一種更為環境友好且經濟實用的吸水吸油材料的制備方法。

發明內容

本發明的目的是提供一種纖維素基吸水吸油材料的制備方法，該方法是將木質纖維素粉碎成塊狀，加入氫氧化鈉水溶液，在一定溫度下攪拌活化，抽濾，水洗至中性并壓榨，加入由水作為分散介質的分散體系中，無需在氮氣保護下升溫，加入引發劑，反應單體、分散劑以及交聯劑，恒溫攪拌反應至反應終止，抽濾，用無水乙醇沉淀，將沉淀產物過濾，用熱水洗滌數遍，烘干，得到纖維素基吸水吸油材料。

該方法不僅操作簡單，反應條件溫和，而且所用的基體原料是纖維素，其來源廣泛、價廉、種類多，綜合成產成本較低，吸水吸油性能良好；所得產物仍保持纖維素原有的形貌，這對后期的加工成型極為有利，使其應用更為廣泛；纖維素可生物降解，環境友好，又具備了單體的吸水吸油性能，從而滿足了一般吸水吸油材料不能同時解決吸水吸油性和生物降解問題的需求。

本發明解決問題的技術方案是一種纖維素基吸水吸油材料的制備方法，其工藝步驟如下：

a.將木質纖維素粉碎，加入質量為木質纖維素質量15～20倍的質量分數為10～20％的氫氧化鈉水溶液，在20～100℃下攪拌反應1～4小時后停止攪拌，過濾，水洗至中性，壓榨；

b.將步驟a中預處理過的木質纖維素加入到水中，攪拌升溫至30～70℃；

c.將步驟b反應體系中加入過硫酸鉀，攪拌反應0.5～1小時；

d.將步驟c反應體系中加入單體丙烯酰胺、單體甲基丙烯酸丁酯和聚乙烯吡咯烷酮，攪拌下升溫至40～90℃，恒溫反應1～6小時，加入N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺，繼續攪拌反應1～3小時后停止，趁熱過濾，并用無水乙醇沉淀；

e.將沉淀產物過濾，用熱水洗滌數遍，70℃下烘干，得到纖維素吸水吸油材料。

本發明所述纖維素基吸水吸油材料的制備方法，步驟a中優選木質纖維素的聚合度為400～1500。

本發明所述纖維素基吸水吸油材料的制備方法，步驟b中優選分散體系中介質水的質量為纖維素質量的30～100倍。

本發明所述纖維素基吸水吸油材料的制備方法，步驟c中優選過硫酸鉀質量為單體質量的0.02～0.1倍。

本發明所述纖維素基吸水吸油材料的制備方法，步驟d中優選單體質量為木質纖維素質量的0.5～6倍。