一种纳米高吸水性树脂的制备方法，采用丙烯酸类单体对羧甲基纤维素进行接枝共聚，并添加有机季铵盐改性蒙脱土，通过水溶液原位插层聚合法制备了ＣＭＣ／丙烯酸类聚合物／ＯＭＭＴ纳米高吸水性树脂。采用羧甲基纤维素和蒙脱土，减少丙烯酸类聚合物的用量，使成本得以降低，该高吸水性树脂经干燥后，吸纯净水可达５００ｇ／ｇ，吸生理盐水可达１３０ｇ／ｇ，凝胶强度可达接枝共聚物凝胶强度的１３倍，具有良好的生物降解性能，在３～４个月内可被微生物降解，是一种绿色、环保的保水产品。此外，本发明专利技术使用的原料——羧甲基纤维素和蒙脱土来源广泛，生物相容性优良，可缓解石油资源的紧缺，具有明显的成本优势，应用前景广阔。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种以吸水性树脂的制备方法，具体涉及一种价廉易得、可再生、易降解、无污染的羧甲基纤维素(CMC)为原料生产高吸水性纳米树脂的方法。
技术介绍
高吸水性树脂(Super Adsorbent Resin，简称SAR)是一种吸水能力超强的功能高分子材料，广泛应用于农林业生产、园林绿化、建筑材料、抗旱保水、防沙治沙等领域，并发挥巨大的作用，其市场需求量巨大，需求增长率高，已经成为国民经济发展和人民生活中非常重要的高分子材料。 不同的使用领域对SAR具有不同的性能要求。适合农林业的SAR应满足"环境友好、原材料易得、价格低廉、吸水倍率和吸水速率适中、凝胶强度较大，在肥料及盐的混合液中具有较高稳定性、反复使用次数多、可生物降解"等要求(黄占斌.农用保水剂应用原理与技术.北京中国农业科学技术出版社，2005.)。近些年来，高吸水性树脂的主流产品——丙烯酸类聚合物，由于合成原料来源于石油，是一种不可再生的资源，且目前石油资源相对不足，增储、稳产难度大，而且这种树脂难以被土壤中的微生物所分解，耐盐性也较差，限制了其应用和推广，所以拓宽高吸水性树脂的原料来源，特别是天然资源的综合利用，研究开发具有较高吸水能力，同时具备较高凝胶强度、较好耐盐性和生物相容性的高吸水性材料是十分重要而又紧迫的问题，这对于扩大SAR在农业领域的应用范围也具有重要意义。 作为"工业味精"的羧甲基纤维素(CMC)(杨叶，陈洪章.汽爆玉米秸秆羧甲基纤维素的制备.化工学报，2009，60(7) :1843-1849)，是以天然纤维素为原料，经过醚化得到的一种纤维素衍生物，它是纤维素醚类中产量最大、用途最广、使用最为方便的产品。CMC价廉物丰，其重要特性是能形成高粘度的胶体、赋形，具有良好的冷、热水溶解性能，生物相容性好、无毒，耐酸、耐盐性能优异，且本身具有吸湿性，所以用于高吸水性树脂的制备，可以提高其保水性和强度，并改善SAR的耐盐性。 粘土矿物具有表面羟基、可交换性阳离子、分散性和亲水性等特点，聚合物与蒙脱土等矿物成分复合可以有效改善树脂的抗温耐盐性和膨胀性能，由于无机矿物具有刚性，还可以有效改善其凝胶强度(Wu J，Wei Y，Lin J， Lin S. . Polymer, 2003， 44 :6513.;余丽秀，张然，孙亚光等.丙烯酸盐/膨润土 /淀粉共聚复合高吸水材料制备研究，非金属矿，2005,28(6) :18-20.);而且无机粘土 (如蒙脱土 )具有独特的、天然的纳米层状结构，将有机物和粘土复合可以制备纳米复合材料，有机/无机纳米复合材料所产生的优异性能也可以改善SAR的综合性能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种制备工艺简单，成本低的高吸水性纳米树脂的制备方法。本专利技术制备的的高吸水性纳米树脂的吸纯净水倍率较高，且具有较好的抗温耐盐性、凝3胶强度及生物相容性。 为达到上述目的，本专利技术采用的技术是 1)有机季铵盐改性蒙脱土 将钠基蒙脱土分散于lOOmL去离子水中制成质量浓度为10%的钠基蒙脱土溶液， 恒温3(TC下搅拌待蒙脱土分散均匀加入1. 615 3. 925g的有机季铵盐，搅拌均匀后升温 至8(TC待温度恒定搅拌反应4h后，超声波处理，抽滤，乙醇溶液洗涤，干燥，研磨后得有机 季铵盐改性蒙脱土； 2)羧甲基纤维素/丙烯酸类聚合物/有机季铵盐改性蒙脱土纳米高吸水性树脂的 制备 室温下，取lg羧甲基纤维素(CMC)在50mL水中分散均匀制成羧甲基纤维素的水 溶液，然后将所述的有机季铵盐改性蒙脱土加入到上述羧甲基纤维素的水溶液中搅拌lh 后升温到60 7(TC，再加入引发剂K2S208搅拌反应后降温到40 5(TC，加入丙烯酸类单 体、交联剂N，N' _亚甲基双丙烯酰胺与去离子水的混合液，用4mol/L的氢氧化钠溶液调节 体系pH值至1. 5 3，分散均匀后缓慢升温至70 8(TC反应完成后自然冷却至室温静置 得纳米高吸水性树脂； 所说的丙烯酸类单体采用丙烯酸(AA)、丙烯酰胺(AM)、丙烯酸羟乙酯(HEA)、马来 酸酐(區 、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)中的三种，其中丙烯酸丙烯酰胺丙烯酸羟乙酯=1 : 3 : i的摩尔比，丙烯酸丙烯酰胺2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸= i : 3 : l或5 : i : i的摩尔比，丙烯酸马来酸酐2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸= i:i: 5的摩尔比；羧甲基纤维素与丙烯酸类单体的质量比为i : 7 i : 9，所说的交联剂N， N'-亚甲基双丙烯酰胺占丙烯酸类单体的质量的0.5 0.7%，混合液中的去离子 水为20 40mL，引发剂K2S208为丙烯酸类单体质量的2. 5% 本专利技术的有机季铵盐为二甲基二烯丙基氯化铵、十四烷基三甲基溴化铵、十六烷 基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基溴化铵或十八烷基三甲基氯化铵。 本专利技术采用丙烯酸类单体对羧甲基纤维素进行接枝共聚，并添加有机季铵盐改性 蒙脱土，通过水溶液原位插层聚合法制备了 CMC/丙烯酸类聚合物/0匪T纳米高吸水性树 脂。采用羧甲基纤维素和蒙脱土，减少丙烯酸类聚合物的用量，使成本得以降低，该高吸水 性树脂经干燥后，吸纯净水可达500g/g，吸生理盐水可达130g/g，凝胶强度可达接枝共聚 物凝胶强度的13倍，具有良好的生物降解性能，在3 4个月内可被微生物降解，是一种绿 色、环保的保水产品。此外，本专利技术使用的原料——羧甲基纤维素和蒙脱土来源广泛，生物 相容性优良，可缓解石油资源的紧缺，具有明显的成本优势，应用前景广阔。具体实施例方式实施例1 : 1)有机季铵盐改性蒙脱土 将钠基蒙脱土分散于100mL去离子水中制成质量浓度为10%的钠基蒙脱土溶液， 恒温3(TC下搅拌待蒙脱土分散均匀加入1.615g的有机季铵盐二甲基二烯丙基氯化铵，搅 拌均匀后升温至8(TC待温度恒定搅拌反应4h后，超声波处理，抽滤，乙醇溶液洗涤，干燥， 研磨后得有机季铵盐改性蒙脱土； 2)羧甲基纤维素/丙烯酸类聚合物/有机季铵盐改性蒙脱土纳米高吸水性树脂的制备 室温下，取lg羧甲基纤维素在50mL水中分散均匀制成羧甲基纤维素的水溶液，然后将所述的有机季铵盐改性蒙脱土加入到上述羧甲基纤维素的水溶液中搅拌lh后升温到6(TC，再加入引发剂K2S208搅拌反应后降温到5(TC，加入丙烯酸类单体、交联剂N，N'-亚甲基双丙烯酰胺与去离子水的混合液，用4mol/L的氢氧化钠溶液调节体系pH值至1. 5，分散均匀后缓慢升温至72t:反应完成后自然冷却至室温静置得纳米高吸水性树脂； 所说的丙烯酸类单体采用丙烯酸、丙烯酰胺和丙烯酸羟乙酯，其中，丙烯酸丙烯酰胺丙烯酸羟乙酯=1 : 3 : i的摩尔比，羧甲基纤维素与丙烯酸类单体的质量比为1 : 8，所说的交联剂N， N'-亚甲基双丙烯酰胺占丙烯酸类单体的质量的0.6%，混合液中的去离子水为30mL，引发剂K2S208为丙烯酸类单体质量的2. 5%。 实施例2: 1)有机季铵盐改性蒙脱土 将钠基蒙脱土分散于100mL去离子水中制成质量浓度为10%的钠基蒙脱土溶液，恒温3(TC下搅拌待蒙脱土分散均匀加入3. 364g的有机季铵盐十四烷基三甲基溴化铵，搅拌均匀后升温至8(TC待温度恒定搅拌反应4h后，超声波处理，抽滤，本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种纳米高吸水性树脂的制备方法，其特征在于包括如下步骤： １）有机季铵盐改性蒙脱土 将钠基蒙脱土分散于１００ｍＬ去离子水中制成质量浓度为１０％的钠基蒙脱土溶液，恒温３０℃下搅拌待蒙脱土分散均匀加入１．６１５～３．９２５ｇ的有机季铵盐，搅拌均匀后升温至８０℃待温度恒定搅拌反应４ｈ后，超声波处理，抽滤，乙醇溶液洗涤，干燥，研磨后得有机季铵盐改性蒙脱土； ２）羧甲基纤维素／丙烯酸类聚合物／有机季铵盐改性蒙脱土纳米高吸水性树脂的制备： 室温下，取１ｇ羧甲基纤维素在５０ｍＬ水中分散均匀制成羧甲基纤维素的水溶液，然后将所述的有机季铵盐改性蒙脱土加入到上述羧甲基纤维素的水溶液中搅拌１ｈ后升温到６０～７０℃，再加入引发剂Ｋ↓［２］Ｓ↓［２］Ｏ↓［８］搅拌反应后降温到４０～５０℃，加入丙烯酸类单体、交联剂Ｎ，Ｎ’－亚甲基双丙烯酰胺与去离子水的混合液，用４ｍｏｌ／Ｌ的氢氧化钠溶液调节体系ｐＨ值至１．５～３，分散均匀后缓慢升温至７０～８０℃反应完成后自然冷却至室温静置得纳米高吸水性树脂； 所说的丙烯酸类单体采用丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯酸羟乙酯、马来酸酐、２－丙烯酰胺基－２－甲基丙磺酸中的三种，其中丙烯酸∶丙烯酰胺∶丙烯酸羟乙酯＝１∶３∶１的摩尔比，丙烯酸∶丙烯酰胺∶２－丙烯酰胺基－２－甲基丙磺酸＝１∶３∶１或５∶１∶１的摩尔比，丙烯酸∶马来酸酐∶２－丙烯酰胺基－２－甲基丙磺酸＝１∶１∶５的摩尔比；羧甲基纤维素与丙烯酸类单体的质量比为１∶７～１∶９，所说的交联剂Ｎ，Ｎ’－亚甲基双丙烯酰胺占丙烯酸类单体的质量的０．５～０．７％，混合液中的去离子水为２０～４０ｍＬ，引发剂Ｋ↓［２］Ｓ↓［２］Ｏ↓［８］为丙烯酸类单体质量的２．５％。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：马建中，鲍艳，李娜，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]
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