[發明專利]一種有機-無機復合型高吸水性樹脂

在審

• 申請號: 201610137411.4
• 申請日: 2016-03-10
• 公開（公告）號: CN105693934A
• 公開（公告）日: 2016-06-22
• 發明（設計）人: 朱紅;申閆春
• 申請（專利權）人: 南京博星科技有限公司
• 主分類號: C08F251/02
• 分類號: C08F251/02;C08F251/00;C08F220/06;C08F220/56;C08F220/58;C08F222/06;C08F222/38;C08F2/44;C08K9/04;C08K3/34
• 代理公司: 北京北新智誠知識產權代理有限公司 11100
• 代理人: 趙郁軍

技術領域

本發明涉及一種有機-無機復合型高吸水性樹脂材料，屬于農林業用的高分 子材料領域。

背景技術

我國是世界上可利用水資源缺乏較嚴重的國家，干旱少雨地區分布較廣。在 缺水地區保護水資源，加強實施高效節水機制，對于我國農、林、牧、副業和生 態環境的保護以及可持續發展都具有十分重大的意義。其中高吸水性樹脂起到重 要作用。

高吸水性樹脂(superabsorbentpolymer，簡稱SAP)是一種具有高效吸水和 高效保水性能的功能高分子材料的總稱，用于農業與園藝方面時又稱為保水劑或 土壤改良劑，自1961年成功研制以來已歷半個多世紀的發展。高吸水性樹脂分 子鏈上帶有大量親水基團，具有輕度交聯的三維網狀結構，能夠吸收自身重量幾 百倍以至上千倍的水分，形成具有一定力學強度的水凝膠，并且保水性能優良， 吸水膨脹后即使加壓也很難把水分離出來。同時吸水后的水凝膠又可以緩慢釋放 水分，具有反復吸水的功能。吸水之前，高吸水性樹脂中分子鏈相互靠攏纏結在 一起，交聯成網狀結構，與水接觸時，水分子通過毛細作用和擴散作用滲透到樹 脂中，使分子鏈上的可電離基團在水中電離，由于分子鏈上同離子之間的斥力， 分子鏈伸展溶脹。同時，樹脂內外部溶液間的離子濃度差形成反滲透壓，水在反 滲透壓的作用下進一步進入樹脂中，形成水凝膠。當樹脂本身的交聯網狀結構及 氫鍵使得凝膠膨脹達到極限時，高吸水性樹脂實現最大吸水倍率。在一定溫度和 壓力下，高吸水性樹脂能自發地吸水，水進入樹脂中，使整個體系的自由焓降低， 直到平衡。若水從樹脂中逸出，則自由焓升高，不利于體系的穩定，所以常溫下 即使施加壓力，水也不會從高吸水性樹脂中逸出，這歸因于高吸水性樹脂的熱力 學性質。

高吸水性樹脂在生理衛生用品、城市園林綠化、抗旱保水、防沙治沙，水土 保持、醫療衛生、石油開采、建筑材料、交通運輸等多個領域得到了廣泛應用， 尤其是在農業、林業、環境改造方面發揮著重要作用。將高吸水性樹脂施于土壤 中，其可在植物根系周圍形成無數個微型“水庫”，降雨時吸收雨水并儲存起來， 當土壤缺水時就會逐步釋放其儲存的水分，以供植物吸收利用。除此之外，高吸 水性樹脂還能吸收肥料、農藥等，并緩慢的釋放出來以增加肥效和藥效，從而改 良土壤結構，增加土壤水分滲入率，減少土壤水分養分流失，提高水肥利用效率， 有助于農作物和林木成活。

高吸水性樹脂最早由淀粉接枝聚丙烯腈再經皂化制得，目前可分為淀粉系 (包括接枝淀粉、羧甲基化淀粉、磷酸酯化淀粉、淀粉黃原酸鹽等)、纖維素系 (包括接枝纖維素、羧甲基化纖維素、羥丙基化纖維素、黃原酸化纖維索等)、 合成聚合物系(包括聚丙烯酸鹽類、聚乙烯醇類、聚氧化烷烴類、無機聚合物類 等)、蛋白質系(包括大豆蛋白類、絲蛋白類、谷蛋白類等)等幾大類，其它種 類還有果膠、藻酸、殼聚糖、肝素等。其中聚丙烯酸系高吸水性樹脂具有生產成 本低、工藝簡單、生產效率高、吸水能力強、產品保質期長等優點，是當前高吸 水性樹脂中的主流產品。

現有技術中存在多種對高吸水性樹脂的改性方式。例如，CN103755897A公 開了坡縷石黏土基高吸水性樹脂，CN103172799A、CN103524681A、 CN103122049A公開了使用各種不同的纖維素以獲得高吸水性樹脂， CN104072670A則使用羥甲基馬鈴薯渣制備高吸水性樹脂。

然而，目前的高吸水性樹脂普遍存在耐鹽性較差的缺點，當水中含有少量鹽 類時，反滲透壓降低，同時由于反離子的屏蔽作用，高分子鏈收縮，這都導致樹 脂的吸水能力大大下降。通常，高吸水性樹脂對生理鹽水的吸收能力只有對去離 子水吸收能力的十分之一左右。另外，高吸水性樹脂對離子較敏感，除鹽水外， 溶液中含有的其它離子可對高吸水性樹脂的吸收能力產生明顯的負面影響。由于 高吸水性樹脂的實際使用環境中大多存在各種離子，所以這一缺陷嚴重限制了高 吸水性樹脂的推廣應用。

發明內容

針對以上現有技術中存在的問題，本發明提供了一種有機-無機復合型高吸 水性樹脂，其具有吸水倍率高、耐鹽性好、環境適應程度廣、土壤改良能力強、 制備方法簡便等優點，適用于農業、林業、環境改造、園林綠化等領域。

本發明還提供了一種有機-無機復合型高吸水性樹脂的制備方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：