[發明專利]一種羽毛蛋白基高吸水樹脂的制備方法

有效

• 申請號: 201210329721.8
• 申請日: 2012-09-07
• 公開（公告）號: CN102796232A
• 公開（公告）日: 2012-11-28
• 發明（設計）人: 李倩;劉佳;蘇園;岳欽艷;高寶玉
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: C08F289/00
• 分類號: C08F289/00;C08F220/06;C08F4/40;C08L51/00;C08L29/04
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 王緒銀

技術領域

本發明涉及一種羽毛蛋白基高吸水樹脂的制備方法，屬于化學與環境技術領域。

背景技術

高吸水性樹脂是近年來發展最快的功能高分子材料之一,它是含有羧基、磺酸基、羥基、酰胺基等強親水性基團并具有三維網絡結構的高分子聚合物,由于其獨特的吸水和保水能力,已在醫療衛生、農林園藝、食品加工、土木建筑、石油開采等領域具有廣泛的應用。根據合成原料不同，高吸水樹脂可分為淀粉系、纖維素系以及合成系；淀粉或纖維素接枝親水性單體而制備的高吸水樹脂分別稱為淀粉系和纖維素系，這類高吸水樹脂盡管價格低廉，但吸水性能差、產品易霉變等缺點，應用范圍受到限制。合成系高吸水樹脂多采用親水性單體或者聚合物制造，例如聚乙烯醇、丙烯酸、丙烯酞胺等。

羽毛是禽類表皮細胞角質化的衍生物，占體重5%～11%，蛋白質含量80%～90%。蛋白質本身就是一種親水性材料,蛋白質大分子主鏈上分布著羧基、氨基、酰胺基、羥基、巰基等親水基團,與水分子有較強的親和力。將蛋白質加入丙烯酸的聚合體系,應用于高吸水性樹脂的制備,一方面可以有效改善樹脂的吸水性能,另一方面也可以在一定程度上提高樹脂的生物降解性能。互穿網絡技術是近年來新興的合成技術，利用該法可將不相容或部分相容的聚合物合并在一起，使2種或3種高吸水樹脂網絡盡可能均勻地混合并互相穿插，以獲得性能互補的高性能互穿網絡高吸水樹脂，較大幅度的提高樹脂吸收鹽水的能力。一種線性高分子與一種交聯聚合物網絡互穿在一起稱為半互穿聚合物網絡結構，在網絡與鏈段之間存在物理貫穿，且幾乎無化學結合，同時具有一般物理共混、接枝、嵌段聚合物的優異性能。

CN201210135108.2公開了一種復合型高吸水樹脂的制備方法。先將小麥秸稈預處理、鈉基膨潤土用十六烷基三甲基溴化銨改性處理，將預處理后的小麥秸稈、改性膨潤土與丙烯酸、丙烯酰胺共聚合成高吸水性樹脂；用過硫酸鉀溶液、硝酸鈰胺溶液和亞硫酸鈉溶液作為復合引發劑，N，N-亞甲基雙丙烯酰胺作為交聯劑。所制得的復合型高吸水性樹脂成本低，吸水性和耐鹽性好，適用pH值范圍6-10之間，可廣泛應用于工農業生產。但是，該方法的主要原料為小麥秸稈，屬于纖維素系高吸水樹脂的合成，吸水性能不佳，產品易霉變。

另一方面，用羽毛為原料制備高吸水性樹脂的現有技術中，主要利用甲醛和亞硫酸氫鈉對羽毛進行預處理，工藝復雜；且所合成的高吸水樹脂的吸水倍率不佳，在去離子水中吸水倍率約為550g／g，產品pH的適用范圍也較窄，僅在中性或偏堿性條件下有較好的吸水倍率，在酸性條件下吸水效果不佳。

發明內容

本發明針對現有技術的不足，提供一種半互穿網絡結構的羽毛蛋白基高吸水樹脂的制備方法。

本發明的技術方案如下：

一種羽毛蛋白基高吸水樹脂的制備方法，包括以下步驟：

（1）將羽毛清洗后烘干，粉碎，備用；

（2）將粉碎后的羽毛在85-95℃溫度下于質量分數為0.4-0.6%的堿溶液中浸泡1.5-3小時，冷卻至室溫后濾去不溶物,得羽毛蛋白的提取液；

（3）向步驟(2)制得的羽毛蛋白的提取液中加入引發劑，所述引發劑為過硫酸鉀、硝酸鈰銨和亞硫酸鈉組成的復合引發劑；

先加入過硫酸鉀溶液和硝酸鈰銨溶液，于45~50℃溫度，攪拌15～20min，再加入亞硫酸鈉溶液和中和度為55%~95%的丙烯酸單體，繼續攪拌15～20min，然后加入聚乙烯醇溶液并加入交聯劑，在30~70℃溫度下交聯反應3~4小時；

其中，以純品質量計，所述羽毛蛋白：丙烯酸：聚乙烯醇質量比＝1:（8~14）:（1~3）；復合引發劑的質量占丙烯酸單體質量的0.5~3%，過硫酸鉀：硝酸鈰銨：亞硫酸鈉=（14-16）：（2-4）：（4-6）質量比，交聯劑的質量占丙烯酸單體質量的0.16~0.72%；所述交聯劑為質量濃度為18-22mg/L的N,N’-亞甲基雙丙烯酰胺溶液；

（4）反應結束后，將產物過濾取出在65-75℃溫度下烘干，即得。

根據本發明優選的，步驟（1）所述的羽毛選自雞、鴨、鵝或鴿的羽毛。

根據本發明優選的，步驟（1）所述的烘干溫度為65~80℃。

根據本發明優選的，步驟（2）中的堿溶液為氫氧化鉀溶液或氫氧化鈉溶液。進一步的，所述的堿溶液質量分數為0.4-0.5%，特別優選0.45%。

根據本發明優選的，步驟（2）浸泡溫度為91-92℃；浸泡時間為1.5-2小時，特別優選1.5小時。