[發明專利]耐鹽性復合保水材料的制備方法

有效

• 申請號: 201210079252.9
• 申請日: 2012-03-23
• 公開（公告）號: CN102617807A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發明（設計）人: 張哲;沈智;張惠怡;李芳紅;高淑玲;楊翠玲;楊志旺;雷自強
• 申請（專利權）人: 西北師范大學
• 主分類號: C08F289/00
• 分類號: C08F289/00;C08F220/06;C08F2/44;C08K3/34;C09K17/40;C09K101/00
• 代理公司: 甘肅省知識產權事務中心 62100
• 代理人: 張英荷

技術領域

本發明屬于復合材料領域，涉及一種耐鹽性復合保水材料的制備，尤其涉及一種利用玉米棒芯、坡縷石為原料，與丙烯酸交聯制備耐鹽性復合保水材料的方法。

背景技術

高吸水復合材料（Superabsorbent?Composite）是一種具有特殊性能的高分子材料，主要應用在農業和園藝等領域。高吸水復合材料又稱為“高吸水性聚合物”、“吸水性高分子樹脂”或“超強吸水劑”。自G.F.Fanta等報道了淀粉衍生物系高吸水樹脂后，至20世紀70年代中期才出現了耐鹽性高吸水樹脂的研究工作，但是相關報道較少，制備的耐鹽性高吸水樹脂主要應用于衛生用品方面。20世紀80年代，關于耐鹽性高吸水樹脂的研究較多，研究內容主要涉及到以下幾個方面：用天然產物及其衍生物（如海藻酸鹽、纖維素、殼聚糖等）制備耐鹽性高吸水性樹脂：在體系中引入多種官能團來提高耐鹽性、改善吸水速度和吸水后的凝膠強度；采用如電子束、微波輻射等方法引發聚合；引入無機物或其他有機物來提高耐鹽性高吸水性能。1980年，H.Asaka等首次明確提出了耐鹽性高吸水樹脂這一概念。20世紀90年代后，耐鹽性高吸水樹脂的發展更加迅速，涉及到更多方面的內容，如何提高加壓下的吸水率、吸水后的凝膠強度、表面干爽型、保水性能以及反復使用能力，更有效的提高吸水速度等，這一時期的研究比較注重實用性。2006年，A.Pourjavadi等人將水解膠原質與部分中和的丙烯酸共聚，并運用正交設計方法對主要制備工藝條件進行了優化，所制得的耐鹽性高吸水樹脂的吸水率為500g/g。G.B.Marandi等人將海藻酸鈉和聚丙烯腈的混合物用NaOH進行堿解，制得了海藻酸/丙烯酰胺共聚丙烯酸鈉復合型耐鹽性高吸水樹脂，其在0.9?%NaCl溶液中的吸水率為50g/g，該樹脂具有高的pH值敏感性和低的鹽敏性；2009年，G.B.Marandi等將苯乙烯及丙烯酸接枝到水解了的膠原質上，制備了一種含有疏水基團的高吸水性樹脂，研究結果表明，苯乙烯的加入提高了樹脂的耐鹽性及加壓吸水率。同年，S.Jockusch等人用過硫酸銨作為光敏劑，紫外線照射下將聚丙烯酸樹脂顆粒進行了表面交聯，相比于熱交聯的樹脂，這種樹脂具有一定的優異的性能。縱觀近年來我國耐鹽性高吸水樹脂的研究歷史，更多的是集中在利用植物秸稈（小麥，高粱，玉米等）復配丙烯酸，丙烯酰胺制備復合耐鹽性高吸水樹脂的開發上面。但是植物秸稈是農村牲畜喂養的主要原料，有關化驗結果表明，玉米秸稈含有30%以上的碳水化合物、2%-4%的蛋白質和0.5％-1%的脂肪，既可青貯，也可直接飼喂。就食草動物而言，2?kg的玉米秸稈增重凈能相當于1kg的玉米籽粒，特別是經青貯、黃貯、氨化及糖化等處理后，可提高利用率，效益將爭更可觀。據研究分析，玉米秸稈中所含的消化能為2235.8kJ/kg，且營養豐富，總能量與牧草相當。

玉米棒芯，是成熟的玉米穗脫粒后剩下中間的花軸部分，俗稱包谷棒子或棒子骨頭。玉米棒芯在以前農村主要的用途是能源材料，目前由于新農村的推廣，玉米棒芯已經失去了其作為燃燒能源的主要用途，成為農業的主要廢棄物之一。實驗證明，玉米棒芯含粗蛋白2.78%，粗纖維33.54%，鈣0.27%，磷0.19%和9.64%水分。通過紅外譜圖（圖1，圖2）可以比較看出：玉米秸稈在2920cm^-1處為CH₃-CO-的伸縮振動吸收峰，反應出木質素中酮基的振動，由強度可以判斷該植物秸稈中木質素含量高于纖維素及半纖維素。1605?cm^-1及1512?cm^-1處為木質素所含苯環的骨架吸收峰，這說明玉米秸稈木質素的含量相對最高，玉米棒芯譜圖中這三個位置沒有出峰，說明玉米棒芯中幾乎不含木質素，但玉米棒芯在3553.6?cm^-1及3408.2?cm^-1處相對玉米秸稈有很強的C-OH振動，說明棒芯中纖維素的含量遠高于秸稈中的含量。XRD表征發現，玉米秸稈的組分的結晶程度高于玉米棒芯，并且玉米秸稈中無機物的含量相對高。通過結構分析可以看出，玉米棒芯的纖維素含量高，更適合與制備保水材料。