[發明專利]一種聚天冬氨酸高吸水樹脂的制備方法

有效

• 申請號: 201410084608.7
• 申請日: 2014-03-10
• 公開（公告）號: CN103897186A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發明（設計）人: 譚天偉;孟宏宇;曹輝;張鑫;魏軍;楊海源;陳秋池;董安;王揚
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: C08G73/10
• 分類號: C08G73/10
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

技術領域

本發明屬于高分子吸水樹脂制備技術領域，涉及一種以聚天冬氨酸為主要原料制備的聚天冬氨酸高吸水樹脂及其制備方法。

背景技術

超強吸水性吸水樹脂是能吸收自身重量幾十倍到幾千倍水的聚合物，它由水溶性聚合物經過交聯劑交聯而形成空間網絡結構，可吸收大量水而溶脹。傳統的超強吸水樹脂聚丙烯酸鹽吸水樹脂，雖然價格便宜，但卻是不可再生資源，降解比較慢，降解后的對環境和人類有較大的負面影響。聚天冬氨酸吸水樹脂是由天冬氨酸聚合生成聚琥珀酰亞胺，然后，水解、交聯而成，不僅具有很好的生物降解性和吸水性能外，還具有很好的生物相容性，其代謝物無毒。可廣泛應用與水處理、植物保水、沙漠治理、衛生護理等領域。

現有技術生產聚天冬氨酸吸水樹脂多是以聚琥珀酰亞胺為原料，在有機溶劑存在條件下進行交聯反應。例如，中國專利CN1814650公開了一種聚天冬氨酸的制備方法，該方法用非均相懸乳交聯法或非均相懸乳交聯法制取交聯聚琥珀酰亞胺，然后用堿溶液水解制取聚天冬氨酸吸水樹脂，該方法過程復雜，所采用的有機溶劑用量大，且對人身體有害，污染環境；回收有機溶劑的工序復雜，成本高，同時還產生二次污染。

中國專利CN1631517A放棄使用有機溶劑，采用水介質法制備聚天冬氨酸水凝膠。該方法以聚琥珀酰亞胺為原料，以二胺或三胺、四胺等多胺有機堿中的一種或者兩種及兩種以上的混合物為交聯劑，在堿性水溶液中制備交聯聚天冬氨酸水凝膠。其過程中使用多胺類交聯劑毒性和刺激性較大，所得聚天冬氨酸水凝膠吸水倍率不高。

上述現有技術生產聚天冬氨酸吸水樹脂，除了存在環境問題及成本問題，所制得的聚天冬氨酸吸水樹脂吸水率也不高，且吸水后吸水樹脂的凝膠強度較低。

中國專利CN1730105A公開了用微生物發酵合成的聚谷氨酸制備超強吸水劑的方法，聚谷氨酸為發酵法生產，分離純化過程成本較貴。

中國專利CN102675663A將經過含有胺基的硅烷偶聯劑改性的無機粒子和交聯劑溶液在N,N-二甲基甲酰胺（DMF）介質中與聚琥珀酰亞胺進行交聯反應，最后經水解制得聚天冬氨酸無機粒子復合高吸水性樹脂。該方法反應過程中依然使用有機溶劑DMF作溶劑，過程復雜，有機溶劑用量大，成本較高，溶劑處理污染環境。

由此可見，目前存在的問題是需要研究開發一種生產成本低廉，吸水倍率高，吸水后樹脂的凝膠強度好，且生產過程中不會對環境造成污染的聚天冬氨酸吸水樹脂及其制備方法。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種聚天冬氨酸高吸水樹脂的制備方法。該方法用水作溶劑進行聚琥珀酰亞胺的接枝、水解和交聯反應，反應過程中不使用DMF等有機溶劑。該方法操作簡單，成本低廉，易于工業化生產。所得聚天冬氨酸樹脂的吸水倍率高，吸水后樹脂的強度明顯大于現有技術生產的聚天冬氨酸吸水樹脂。

本發明還提供了根據本發明方法制得的聚天冬氨酸類吸水樹脂的應用。其包括所述聚天冬氨酸類吸水樹脂在吸收尿液制備尿不濕、吸收血液等體液用于醫療方面、吸附重金屬離子、固沙、植物保水等方面的應用。

為此，本發明第一方面提供了一種制備聚天冬氨酸吸水樹脂的方法，其包括：將含胺基的硅烷交聯劑和堿性物質依次加入到由聚琥珀酰亞胺與水形成的混懸液中進行混合反應。

根據本發明，在所述反應過程中不使用N,N-二甲基甲酰胺。

進一步，在所述混懸液中，聚琥珀酰亞胺的濃度為0.1～4g/ml。

進一步，在所述反應中，以琥珀酰亞胺單元計，含胺基的硅烷交聯劑與聚琥珀酰亞胺的摩爾比為1:1～1:30。

進一步，在所述反應中，以琥珀酰亞胺單元計，堿與聚琥珀酰亞胺的摩爾比為0.2:1～1:1。

本發明中所述的含胺基的硅烷偶聯劑包括γ-氨丙基三乙氧基硅烷或γ-氨丙級三甲氧基硅烷或其混合物。

在本發明中，所述堿性物質包括氫氧化鉀，氫氧化鈉，氨水，碳酸鈉，碳酸鉀，碳酸氫鈉，碳酸氫鉀中的一種或者多種的組合。

在本發明的一個具體實施方式中，所述胺基的硅烷偶聯劑，例如，γ-氨丙基三乙氧基硅烷的分子式如式（Ⅰ）所示，γ-氨丙級三甲氧基硅烷的分子式如式（Ⅱ）所示。聚琥珀酰亞胺的分子式如式（Ⅲ）所示。