[發明專利]一種木棉纖維復合高吸水樹脂及其制備方法

有效

• 申請號: 201210226913.6
• 申請日: 2012-07-03
• 公開（公告）號: CN103524681A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 王愛勤;施小寧;鄭易安
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘭州化學物理研究所
• 主分類號: C08F251/02
• 分類號: C08F251/02;C08F220/06;C08F220/56;C08B15/02
• 代理公司: 蘭州中科華西專利代理有限公司 62002
• 代理人: 方曉佳

技術領域

本發明涉及一種高吸水樹脂的制備方法，具體的是通過木棉纖維與丙烯酸和丙烯酰胺在水溶液中接枝共聚、交聯制備的高吸水樹脂。

背景技術

高吸水性樹脂是由親水性單體經適度的化學物理交聯形成的具有獨特三維網絡結構、在水中能溶脹而不溶解的功能高分子材料。由于具有優良的親水性、保水性和生物相容性，現已廣泛應用于醫療衛生、農林園藝、食品加工、環境保護、美容化妝、土木建筑、石油開采等領域。

根據制備高吸水樹脂的原料來源不同，高吸水樹脂大致可分為淀粉系、纖維素系和合成樹脂系。目前，聚丙烯酸類合成系高吸水樹脂約占世界高吸水樹脂總產量的80%以上，在世界高吸水樹脂市場中仍占主導地位。但隨著石油價格的上漲和產品的不可降解性，將合成聚丙烯酸系高吸水材料與天然高分子材料或其他無機物復合得到高性能化、多功能化、可降解性的高吸水復合樹脂已經成為目前國內外高吸水樹脂研究的熱點。

纖維素是自然界廣泛存在的一類天然產物，具有優良的可再生性、生物降解性和生物相容性，被認為是世界上最有可能替代石油的綠色生物資源。各種類型的纖維素已用于高吸水樹脂的制備，如中國專利文獻CN?1715304?A公開了一種可顯著降低樹脂中殘余單體含量的天然纖維素或纖維素衍生物接枝丙烯酸高吸水樹脂的合成方法。該方法得到的樹脂產品，丙烯酸單體殘余量低，比較適用于醫療衛生材料的制造；CN?101864036?A公開了一種利用植物秸稈合成高吸水樹脂的方法。該發明選用可再生的植物秸稈為原料，有效的解決了植物秸稈的處理問題；CN?101787101?A公開了一種有機季銨鹽改性蒙脫土復合的羧甲基纖維素基納米高吸水樹脂。該發明以羧甲基纖維素和改性蒙脫土為原料，減少了丙烯酸類單體的使用量，具有明顯的成本優勢，所得樹脂的生物可降解性良好。與淀粉類相比，纖維素類高吸水樹脂耐鹽性和抗酶性好。但到目前為止還沒有采用木棉纖維制備高吸水樹脂的報道。

木棉纖維是錦葵目木棉科內幾種植物果莢內附著的果實纖維，具有綠色生態、壁薄大中空、超輕、保暖性好、天然抗菌、吸濕導濕等優良特性，被譽為“植物軟黃金”，不但在紡織產業中具有較大的市場價值和發展潛力，還可作為隔熱和吸聲材料、水上救生用品的浮力材料、吸油材料及用作復合材料的增強體材料等。木棉纖維含有約64%的纖維素，約13%的木質素，此外還含有8.6%的水分、1.4～3.5%的灰分、4.7～9.7%的水溶性物質和2.3～2.5%的木聚糖以及0.8%的蠟質。經過氧化處理后，自身的吸水倍率可達50倍，用其作制備高吸水性樹脂具有明顯的優勢。

發明內容

針對纖維素類高吸水樹脂吸水倍率低等不足，本發明的目的是利用木棉纖維薄壁大中空的結構優勢，經接枝共聚后提供一種吸水倍率高、吸水速率快、生物降解性好的木棉纖維復合高吸水樹脂，以及它的制備方法。

本發明的技術方案是：

本發明采用丙烯酸、丙烯酰胺和木棉纖維為主要原料，添加引發劑和交聯劑，在水溶液中經接枝共聚、交聯、干燥、粉碎制成木棉纖維復合高吸水樹脂。

一種木棉纖維復合高吸水樹脂，其特征在于原料的質量份數為：丙烯酸100份，丙烯酰胺10-30份，木棉纖維10-50份，引發劑0.1-1份，交聯劑0.05-0.5份。

上述所說的交聯劑是指制備聚（甲基）丙烯酸酯類高吸油樹脂時常用的交聯劑，本發明選用甘油或者N,?N′-亞甲基雙丙烯酰胺。

本發明所說的引發劑選用的是硝酸鈰銨、V50、過硫酸銨或者過硫酸鉀。

木棉纖維復合高吸水樹脂的制備方法，其特征在于將木棉纖維先進行粉碎和氧化處理，丙烯酸用堿中和，中和度為50%-90%，然后加入丙烯酰胺、交聯劑和引發劑，升溫至60-90℃反應3-5小時，經洗滌、干燥、粉碎后得反應產物為木棉纖維復合高吸水樹脂。

本發明所述的木棉纖維的長度在1cm以下。

本發明所述的木棉纖維進行氧化處理過程中使用的氧化劑為NaClO₂，加入的質量分數為1%-5%，處理溫度70℃，處理時間1?h。

本發明所述的丙烯酸中和過程，使用的堿為碳酸氫鈉或氫氧化鈉。

該高吸水樹脂吸蒸餾水500-860g/g，吸生理鹽水65-90?g/g，具有吸水速率快和優良反復使用性能，可被廣泛應用于農林、園藝、改造沙漠、工業和建筑業等領域。

與其他纖維素類高吸水樹脂制備方法相比，本發明的技術特點是：

（1）木棉纖維經處理后本身具有良好的吸水性能，用其制備的復合高吸水樹脂具有吸水倍率高的優點；