一种耐高温性聚丙烯酸高韧性复合吸水材料及其制法制造技术

本发明专利技术涉及高吸水材料技术领域，且公开了一种耐高温性聚丙烯酸高韧性复合吸水材料，包括以下配方原料：蚕丝蛋白‑聚氨酯纤维、丙烯酸、丙烯酰胺、3‑缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、引发剂、交联剂。该一种耐高温性聚丙烯酸高韧性复合吸水材料，使用丙烯酸和丙烯酰胺的共聚物作为吸水材料的基体，四烯丙基溴化铵在共聚物通过自环化，将共聚物分子通过化学键交联在一起，提高了共聚物的交联度，3‑缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷在共聚物中的氨基形成纳米SiO

【技术实现步骤摘要】
一种耐高温性聚丙烯酸高韧性复合吸水材料及其制法
本专利技术涉及高吸水材料
，具体为一种耐高温性聚丙烯酸高韧性复合吸水材料及其制法。
技术介绍
高吸水性树脂是一种含有强亲水性基团并具有一定交联度的功能性高分子材料，传统吸附材料如纸、棉、麻等吸水能力有限，保水能力也较差，而吸水性树脂材料不溶于水，也不溶于有机溶剂，能吸收数百倍至数千倍于自身重量的水，并且保水性很强，即使加压水也不会被挤出，高吸水树脂广泛应用于建筑材料、农业林业、食品工业和医疗卫生等领域。目前市场上的高吸水性树脂主要为聚丙烯酸类材料，聚丙烯酸具有良好的交联结构，吸水性和保水性良好，广泛应用于抗旱材料、农业薄膜、化妆品面膜等方面，但是目前的聚丙烯酸类高吸水性材料的韧性和强度较差，并且聚丙烯酸的耐高温性能不高，在高温下基体容易分解，大大降低了材料的吸水性能和保水性。(一)解决的技术问题针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种耐高温性聚丙烯酸高韧性复合吸水材料及其制法，解决了但是聚丙烯酸类高吸水性材料的韧性和强度不高，并且聚丙烯酸的耐高温性能较差的问题。(二)技术方案为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种耐高温性聚丙烯酸高韧性复合吸水材料，包括以下按重量份数计的配方原料：6-27份蚕丝蛋白-聚氨酯纤维、38-43份丙烯酸、20-24份丙烯酰胺、12-18份3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、1-3份引发剂、2-6份交联剂。优选的，所述引发剂为过硫酸胺。优选的，所述交联剂为四烯丙基溴化铵。r>优选的，所述蚕丝蛋白-聚氨酯纤维，制备方法包括以下步骤：(1)向反应瓶中加入物质的量浓度为1.2-1.5mol/L的碳酸钠溶液和蚕丝，将反应瓶置于油浴锅中，加热至110-120℃，匀速搅拌2-4h直至溶解，将溶液减压蒸馏除去溶剂，使用蒸馏水洗涤固体产物，将固体产物置于透析袋中加入蒸馏水，进行透析除杂过程，制备得到脱胶蚕丝纤维。(2)向反应瓶中加入N,N-二甲基甲酰胺溶剂，再加入1,5-二异氰酸萘、聚四氢呋喃和2,2-二羟甲基丙酸，搅拌均匀后再加入催化剂二月桂酸二丁基锡，将反应瓶置于油浴锅中，加热至90-110℃，匀速搅拌反应3-5h，再加入扩链剂三丙二醇，升温至110-120℃，匀速搅拌反应2-4h，再加入封端剂氨基乙酸，匀速搅拌反应5-8h，将温度降至30-40℃，加入三乙胺，匀速搅拌进行中和1-2h，制备得到水性聚氨酯乳液。(3)向水性聚氨酯乳液中加入适量的四氢呋喃溶剂，再加入脱胶蚕丝纤维，将反应瓶置于超声处理仪中，进行超声分散处理2-3h，超声频率为25-35KHz，将溶液通过静电纺丝机进行静电纺丝过程，静电纺丝机电压为18-22kV，静电纺丝溶液流速为0.9-1.2mL/h，静电纺丝的接收器与注射器针头之间的水平接收距离为18-21cm，制备得到蚕丝蛋白-聚氨酯纤维。优选的，所述聚四氢呋喃、1,5-二异氰酸萘、2,2-二羟甲基丙酸、三丙二醇、二丁基锡二月桂酸酯和三乙胺，六者质量比为2.4-2.7:1:0.04-0.08:0.6-0.9:0.001-0.0013:1.7-2.1。优选的，所述蚕丝蛋白与1,5-二异氰酸萘的质量比为3-6:1。优选的，所述油浴锅包括锅体，锅体的底部固定连接有滚轮，锅体的正面开设有通风口，锅体的右侧设置有控制器和管道，锅体的顶部放置有扣盖(6)。优选的，所述耐高温性聚丙烯酸高韧性复合吸水材料制备方法包括以下步骤：(1)向反应瓶中通入氮气排出空气，加入乙醇溶剂、6-27份蚕丝蛋白-聚氨酯纤维、38-43份丙烯酸和20-24份丙烯酰胺，搅拌均匀后加入2-6份交联剂四烯丙基溴化铵，将反应瓶置于恒温水浴锅中加热至50-70℃，匀速搅拌2-3h，再加入1-3份引发剂过硫酸胺，将温度升至75-85℃，匀速搅拌反应4-7h，制备得到蚕丝蛋白-聚氨酯纤维改性聚丙烯酸乳液。(2)向反应瓶中加入乙醇和蒸馏水混合溶剂，两者体积比为2-3:1，再加入12-18份3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷，搅拌溶解后加入磷酸调节溶液pH至4-5，匀速搅拌3-6h，再加入氨水溶液调节pH至7，将蚕丝蛋白-聚氨酯纤维改性聚丙烯酸乳液滴加进溶液中，将反应瓶置于恒温水浴锅中，加热至70-80℃，匀速搅拌6-10h形成溶解，将溶液减压蒸馏除去溶剂，并充分干燥，制备得到耐高温性聚丙烯酸高韧性复合吸水材料。(三)有益的技术效果与现有技术相比，本专利技术具备以下有益的技术效果：该一种耐高温性聚丙烯酸高韧性复合吸水材料，使用丙烯酸和丙烯酰胺的共聚物作为吸水材料的基体，通过四烯丙基溴化铵作为交联剂，四烯丙基溴化铵在共聚物通过自环化，将共聚物分子通过化学键交联在一起，大幅提高了共聚物的交联度，从而增强了材料的拉伸强度和韧性。该一种耐高温性聚丙烯酸高韧性复合吸水材料，通过3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷中的环氧基团与丙烯酸-丙烯酰胺共聚物中的氨基通过开环反应交联，再通过热水解，形成纳米SiO2在共聚物中形成无机交联网络，不仅增强了的材料的韧性和强度，同时纳米SiO2在共聚物中形成大量的孔隙和介孔结构，通过了材料的吸水量。该一种耐高温性聚丙烯酸高韧性复合吸水材料，以聚四氢呋喃和1,5-二异氰酸萘为单体，亲水性三丙二醇为扩链剂，亲水性氨基乙酸为封端剂，制备出水性聚氨酯的结构中含有大量的亲水性醚键、氨基和羧基，具有优异的亲水性能，蚕丝蛋白具有良好的性能，通过静电纺丝法与蚕丝蛋白形成复合纤维，再通过原位聚合法，制备出蚕丝蛋白-聚氨酯纤维交联丙烯酸-丙烯酰胺共聚物，增强了聚丙烯酸基材料的亲水性能和吸水性。该一种耐高温性聚丙烯酸高韧性复合吸水材料，聚氨酯中1,5-二异氰酸萘，以及纳米SiO2具有很高的熔点和耐高温性，大幅改善了材料的耐高温性能，使材料在高温下仍然保持良好的吸水性能和保水性，并且1,5-二异氰酸萘具有刚性的萘基基团，制备出的复合纤维具有良好的韧性和拉伸强度，增强了材料的强度和力学性能。附图说明图1为本专利技术连接结构主视图；图2为本专利技术连接结构俯视图。图中：1-锅体、2-滚轮、3-通风口、4-控制器、5-管道、6-扣盖。具体实施方式为实现上述目的，本专利技术提供如下具体实施方式和实施例：一种耐高温性聚丙烯酸高韧性复合吸水材料，包括以下按重量份数计的配方原料：6-27份蚕丝蛋白-聚氨酯纤维、38-43份丙烯酸、20-24份丙烯酰胺、12-18份3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、1-3份引发剂、2-6份交联剂，引发剂为过硫酸胺，交联剂为四烯丙基溴化铵。蚕丝蛋白-聚氨酯纤维，制备方法包括以下步骤：(1)向反应瓶中加入物质的量浓度为1.2-1.5mol/L的碳酸钠溶液和蚕丝，将反应瓶置于油浴锅中，油浴锅包括锅体，锅体的底部固定连接有滚轮，锅体的正面开设有通风口，锅体的右侧设置有控制器和管道，锅体的顶部放置有扣盖(6)，加热至110-120℃，匀速搅拌2-4h直至溶解，将溶液减压蒸馏本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耐高温性聚丙烯酸高韧性复合吸水材料，包括以下按重量份数计的配方原料，其特征在于：6-27份蚕丝蛋白-聚氨酯纤维、38-43份丙烯酸、20-24份丙烯酰胺、12-18份3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、1-3份引发剂、2-6份交联剂。/n

【技术特征摘要】
1.一种耐高温性聚丙烯酸高韧性复合吸水材料，包括以下按重量份数计的配方原料，其特征在于：6-27份蚕丝蛋白-聚氨酯纤维、38-43份丙烯酸、20-24份丙烯酰胺、12-18份3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、1-3份引发剂、2-6份交联剂。


2.根据权利要求1所述的一种耐高温性聚丙烯酸高韧性复合吸水材料，其特征在于：所所述引发剂为过硫酸胺。


3.根据权利要求1所述的一种耐高温性聚丙烯酸高韧性复合吸水材料，其特征在于：所述交联剂为四烯丙基溴化铵。


4.根据权利要求1所述的一种耐高温性聚丙烯酸高韧性复合吸水材料，其特征在于：所述蚕丝蛋白-聚氨酯纤维，制备方法包括以下步骤：
(1)向反应瓶中加入物质的量浓度为1.2-1.5mol/L的碳酸钠溶液和蚕丝，将反应瓶置于油浴锅中，加热至110-120℃，匀速搅拌2-4h直至溶解，将溶液减压蒸馏除去溶剂，使用蒸馏水洗涤固体产物，将固体产物置于透析袋中加入蒸馏水，进行透析除杂过程，制备得到脱胶蚕丝纤维。
(2)向反应瓶中加入N,N-二甲基甲酰胺溶剂，再加入1,5-二异氰酸萘、聚四氢呋喃和2,2-二羟甲基丙酸，搅拌均匀后再加入催化剂二月桂酸二丁基锡，将反应瓶置于油浴锅中，加热至90-110℃，匀速搅拌反应3-5h，再加入扩链剂三丙二醇，升温至110-120℃，匀速搅拌反应2-4h，再加入封端剂氨基乙酸，匀速搅拌反应5-8h，将温度降至30-40℃，加入三乙胺，匀速搅拌进行中和1-2h，制备得到水性聚氨酯乳液。
(3)向水性聚氨酯乳液中加入适量的四氢呋喃溶剂，再加入脱胶蚕丝纤维，将反应瓶置于超声处理仪中，进行超声分散处理2-3h，超声频率为25-35KHz，将溶液通过静电纺丝机进行静电纺丝过程，静电纺丝机电压为18-22kV，静电纺丝溶液流速为0.9-1.2mL/h，静电纺丝的接收器与注射器针头之间的水平接收距离为18-21cm，制备得到蚕丝蛋白-聚氨酯...

【专利技术属性】
技术研发人员：许东，
申请(专利权)人：新昌县品宏科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33