一种棕榈纤维接枝三元共聚高耐盐性吸水树脂及制备方法技术

本发明专利技术涉及一种棕榈纤维接枝三元共聚高耐盐性吸水树脂，由以下重量含量的原料制备得到：棕榈纤维素粉末4-12份，丙烯酸100-140份，丙烯酰胺70-120份，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸25-50份，氢氧化钠溶液230-270份，交联剂0.04-0.12份，引发剂0.8-1.2份，乙醇水溶液80-200份。本发明专利技术原料中含有天然棕榈纤维，不仅提高了吸水树脂吸水性能和耐盐性能，而且易于降解，有利于环保。所制备的吸水树脂吸水率可达到吸收自身重量的1000-1200倍，吸盐水(0.9％NaCl溶液)率达吸收自身重量的100-130倍，吸水速率用水不流动法测试达4.35mL/(g.s)。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于吸水材料
，涉及一种棕榈纤维接枝三元共聚高耐盐性吸水树脂及制备方法。
技术介绍
高吸水树脂(简称SAR)，与水接触后能在很短时间内溶胀，可吸收自身重量几百倍乃至上千倍的水，有优异的保水性，即使加压也不易失水，并且可以反复使用，是一种新型的功能高分子材料，现已广泛应用于工业、农业、食品、医疗卫生、生活用品和环境保护等领域。随着社会生产的发展和人民生活质量的提高以及环保意识的增强，其应用范围日益扩大，需求量也日益增加，研究开发工作也日趋活跃。其中丙烯酸系吸水树脂是研究最早、应用最广的一类吸水树脂，其综合性能也在各类吸水树脂中较优。在已有技术中，丙烯酸系高分子吸水树脂一般采用一种单体聚合或者两种单体共聚，或一种或者两种单体与淀粉或纤维素接枝共聚，以形成高分子互穿网络结构以提高吸水树脂的吸水能力，相应增强其吸收盐水的能力，从而达到提高耐盐性的效果。目前对吸水树脂的研究虽然取得了一些进展，但吸水树脂尤其是国内吸水树脂的性能还有待提高，比如耐盐性仍不够好、凝胶强度低、吸液率慢及降解性差等。传统的吸水树脂合成方法主要采用溶液聚合，反相悬浮聚合等方法。溶液聚合操作简单，无环境污染，缺点是反应所产生的热量难以散发，反相悬浮聚合法合成的高分子吸水树脂粘度太高，吸水后分子链不能分散，呈团状集聚体，由此带来的后果是往往难以在通常的反应器中进行。且以上方法合成的吸水树脂，反应单体利用率低，后处理非常困难，产物干燥耗能量大。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种吸水性和耐盐性良好的丙烯酸系吸水树脂及其制备方法，原材料中采用棕榈纤维，不仅降低生产成本，提高了吸水树脂的吸水性和耐盐性以及吸水速率，而且后期容易降解，减少环境污染。本专利技术为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：一种棕榈纤维接枝三元共聚高耐盐性吸水树脂，其特征在于由以下重量含量的原料制备得到：按上述方案，所述棕榈纤维素粉末的制备方法为：将棕榈皮或棕榈叶鞘纤维用水洗去表面灰尘及附着物后干燥、粉碎过60-100目筛得到。按上述方案，所述交联剂为N，N’－亚甲基双丙烯酰胺；引发剂为过硫酸钾或过硫酸铵。引发剂还可以是氧化还原引发剂，如过硫酸钾-亚硫酸氢钠、过硫酸铵-亚硫酸钠。按上述方案，所述氢氧化纳溶液的浓度为15-25wt％；所述乙醇水溶液中乙醇的浓度为5-20wt％。本专利技术还提供上述棕榈纤维接枝三元共聚高耐盐性吸水树脂的制备方法，步骤如下：(1)按各组成原料的重量份数比例取样称重：(2)将步骤(1)所述棕榈纤维粉末与丙烯酸混合，密封后低温静置1h使棕榈纤维粉末充分浸泡，然后加入所述氢氧化钠溶液进行中和，得到部分中和的丙烯酸混合液；(3)将步骤(1)所述丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、交联剂、引发剂与乙醇水溶液混合，并超声处理使其充分溶解，得到反应混合液；(4)将步骤(2)所得丙烯酸混合液与步骤(3)所得反应混合液混合，充分搅拌，并放入微波炉中反应，产物干燥粉碎即得到棕榈纤维接枝三元共聚高耐盐性吸水树脂。按上述方案，步骤(1)所述棕榈纤维素粉末的制备方法为：将棕榈皮或叶鞘纤维用水洗去表面灰尘及附着物后干燥、粉碎过60-100目筛得到。步骤(2)中将棕榈纤维用丙烯酸充分浸泡，使其在反应时接枝率更高。按上述方案，步骤(1)所述交联剂为N，N’－亚甲基双丙烯酰胺；引发剂为过硫酸钾或过硫酸铵。引发剂也可为氧化还原引发剂，如过硫酸钾-亚硫酸氢钠、过硫酸铵-亚硫酸钠。按上述方案，步骤(1)所述氢氧化纳溶液的浓度为15-25wt％；所述乙醇水溶液中乙醇的浓度为5-20wt％。按上述方案，步骤(2)所述静置是在10-15℃下放置1h。按上述方案，步骤(3)所述超声处理的条件为：超声功率为80W，超声时间为2-4分钟。步骤(3)在溶解丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、交联剂、引发剂时需要短时间内溶解，使用超声能短时间内溶解充分。每次超声时间不宜过长，否则会引起丙烯酰胺自聚反应。按上述方案，步骤(4)所述微波炉功率为700-900W，微波炉中反应时间为2～5分钟。在微波炉中反应可以瞬间产生高温，聚合过程中乙醇和水分子先后挥发在吸水树脂内部产生微孔，提高吸水树脂的吸水性能。本专利技术的有益效果在于：1、本专利技术原料利用可再生绿色环保的原材料棕榈纤维，棕榈纤维来源广泛，且与其他合成材料复合有很好的适应性。用棕榈纤维改性高吸水树脂，形成高分子互穿网络结构，棕榈纤维在高吸水树脂中起到提供高分子骨架的作用，提高吸水树脂凝胶强度及其耐盐性，且棕榈纤维的加入，降低了生产成本，并提高了树脂的生物降解性；2、本专利技术将三种单体共聚接枝到纤维素中，其中非离子型单体(丙烯酰胺与2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸)与离子型单体丙烯酸钠(丙烯酸与氢氧化钠中和形成丙烯酸钠)共聚可提高吸水树脂的吸盐(水)率，改性后的丙烯酸系吸水树脂与丙烯酸单体聚合物相比，吸盐率提高了70-100％，该方法显著提高了丙烯酸高分子树脂的吸盐率；3、本专利技术采用微波辐射引发聚合，聚合速度快，可大大缩短反应时间，提高生产效率，并且此方法预设反应条件后无需具体控制温度，具有生产成本低、工艺流程简单等优点。另外本专利技术在反应体系中加入乙醇水溶液，当反应温度分别达到乙醇与水的沸点时，乙醇和水会先后挥发，带出的热量不仅有利于树脂的交联固化，还可释放大量反应热；乙醇和水逸出后会在树脂体系中留下微孔，使树脂比较蓬松，比重下降，尤其是微孔的存在会使树脂比表面积增加，其吸水率和吸水速率也会大大增加，其中吸水率可达到吸收自身重量的1000-1200倍，吸盐水(0.9％NaCl溶液)率达吸收自身重量的100-130倍，吸水速率用水不流动法测试达4.35mL/(g.s)；再者此方法所用乙醇水溶液量较少，在反应进行过程中几乎全部的水和乙醇都会排出去，反应无“三废”排出，有利于环境保护和节约资源，并且反应所得吸水树脂干燥时间大大缩短，约为其他方法的20％，节约大量能源。附图说明图1为本专利技术实施例1所制备的棕榈纤维接枝三元共聚高耐盐性吸水树脂的扫描电镜图。具体实施方式为使本领域技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述。本专利技术实施例所用原料：丙烯酸、丙烯酰胺为化学纯，含量≥98.0％；2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸为工业品，含量≥本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种棕榈纤维接枝三元共聚高耐盐性吸水树脂，其特征在于由以下重量含量的原料制备得到：

【技术特征摘要】
1.一种棕榈纤维接枝三元共聚高耐盐性吸水树脂，其特征在于由以下
重量含量的原料制备得到：
2.根据权利要求1所述的棕榈纤维接枝三元共聚高耐盐性吸水树脂，
其特征在于所述棕榈纤维素粉末的制备方法为：将棕榈皮或叶鞘纤维用水洗
去表面灰尘及附着物后干燥、粉碎过60-100目筛得到。
3.根据权利要求1所述的棕榈纤维接枝三元共聚高耐盐性吸水树脂，
其特征在于所述交联剂为N，N’－亚甲基双丙烯酰胺；引发剂为过硫酸钾或
过硫酸铵。
4.根据权利要求1所述的棕榈纤维接枝三元共聚高耐盐性吸水树脂，
其特征在于所述氢氧化纳溶液的浓度为15-25wt％；所述乙醇水溶液中乙醇
的浓度为5-20wt％。
5.一种棕榈纤维接枝三元共聚高耐盐性吸水树脂的制备方法，其特征
在于步骤如下：
(1)按各组成原料的重量份数比例取样称重：
(2)将步骤(1)所述棕榈纤维粉末与丙烯酸混合，密封后静置使棕
榈纤维粉末充分浸泡，然后加入所述氢氧化钠溶液进行中和，得到部分中和
的丙烯酸混合液；
(3)将步骤(1)所述丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、交联
剂、引发剂与乙醇水溶液混合，并超声处理使其充分溶解，得到反应混合液；
(4)将步骤(2)所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王勇，姚奇，刘备，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42