一種復合型高吸水性樹脂的制備方法技術

本發明專利技術涉及一種復合型高吸水樹脂的制備方法。先將小麥秸稈預處理、鈉基膨潤土用十六烷基三甲基溴化銨改性處理，將預處理后的小麥秸稈、改性膨潤土與丙烯酸、丙烯酰胺共聚合成高吸水性樹脂；用過硫酸鉀溶液、硝酸鈰胺溶液和亞硫酸鈉溶液作為復合引發劑，N，N-亞甲基雙丙烯酰胺作為交聯劑。所制得的復合型高吸水性樹脂成本低，吸水性和耐鹽性好，適用pH值范圍6-10之間，可廣泛應用于工農業生產。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及，屬于化學及環境

技術介紹
高吸水性樹脂可吸收相當于自身重量幾百倍到幾千倍的水，吸水后在有限壓力下 還能保持很高的吸水倍率，是目前所有吸水劑中吸水功能最強的材料。吸水性樹脂由于其優良的吸水性和保水性，使得它在許多方面有應用，比如園藝，農業，衛生產品。就目前國內外的研究現狀來看，現有高吸水樹脂多數是利用大量的有機物質合成的，成本較高，且不易被生物降解，因此亟待開發出成本低且環境友好的高吸水性樹脂。近年來，在選取制備吸水性樹脂的原材料時，富含纖維素的小麥秸桿越來越受到重視。小麥秸桿是一種可再生的資源，不僅資源豐富，成本低廉，而且纖維素含量可高達40%左右。但是每年有95%以上秸桿資源通過不同的利用途徑轉化成其他形式而被耗散，資源浪費嚴重。中國農作物秸桿資源量大面廣，現階段其用途大致可分為4個方面作為工業原料，主要用于工業造紙；畜牧飼料；肥料，造肥還田；燃料，農村生活能源。雖然如此，資源仍然長期未得到合理的開發，大部分都被焚燒，這既是對天然資源的巨大浪費，又造成了環境的嚴重污染。利用天然植物秸桿的纖維素為骨架制備出來的吸水性樹脂較淀粉類樹脂具有抗微生物分解的優點，樹脂的抗鹽性也得以提高，還為秸桿的有效利用提供了新的方法。同時，秸桿中的其他成分如木質素、半纖維素等均是有利于培肥土壤的有機質。目前關于秸桿纖維素接枝制備高吸水性樹脂的報道主要集中在纖維素衍生物接枝系上，而天然纖維素接枝系高吸水性樹脂尚未見報道。
技術實現思路
針對現有技術吸水性樹脂產品制備溫度高、耐鹽性差、不易降解造成二次污染等問題，本專利技術提供一種利用小麥秸桿纖維素、改性膨潤土接枝丙烯酸和丙烯酰胺制備復合型高吸水性樹脂的方法，本方法常溫下反應、二次污染小、具有較好的吸水性能、可生物降解的秸桿基高吸水性樹脂的制備方法。本專利技術的技術方案如下一種高吸水性樹脂的制備方法，包括步驟如下(I)小麥秸桿的預處理以小麥秸桿為原料，清洗后在70°C下烘干，粉碎，過100目篩；取篩下的小麥秸桿，加入濃度10 15wt%的氨水，浸泡48小時，抽濾，水清洗，烘干；取經氨水處理后的小麥秸桿，加入濃度為lmol/L的硝酸溶液煮沸45min，然后將混合液抽濾、蒸餾水沖洗、烘干；完成小麥秸桿的預處理。(2)改性膨潤土的制備取5g鈉基膨潤土置于20mL蒸餾水中，調節PH為7 8，加入40mL溶有5. 5m mo I十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)的溶液，在80°C下反應2 3h，冷卻到室溫后用蒸餾水洗滌2 4次。在70°C下烘干，研磨過100目篩，制得改性膨潤土，干燥保存。(3)聚合反應制備高吸水性樹脂取預處理過的小麥秸桿及改性膨潤土混合，小麥秸桿改性膨潤土 = (I I.5) (0. 08 0. 15)質量比，依次加入過硫酸鉀溶液、硝酸鈰胺溶液和亞硫酸鈉溶液作為復合引發劑，復合引發劑中，過硫酸鉀、硝酸鈰胺和亞硫酸鈉的質量比為(12 16) (2 4) (4. 5 6)，在50°C下攪拌15min，再加入丙烯酸(AA)和丙烯酰胺(AM)兩種單體，在50°C下攪拌反應Ih ;加入占兩種單體質量總和0. 07% 0. 12%的N，N-亞甲基雙丙烯酰胺作為交聯劑，在50°C下繼續攪拌反應4h ;將終產物取出，在70°C下真空干燥24h，得到高吸水性樹脂。其中，兩種單體的質量比丙烯酸丙烯酰胺=2 3 : 1，兩種單體質量總和與小麥秸桿的質量比=5 6 1，復合引發劑用量為丙烯酸和丙烯酰胺兩種單體質量總和的I. 0% I. 6%。根據本專利技術，上述步驟⑴中，10 15wt%的氨水稻桿質量比=10 12 I ；lmol/L的硝酸溶液稻桿質量比=11 13 I。根據本專利技術，上述步驟(3)中丙烯酸以lOmol/L的KOH溶液中和至中和度70% 80%的丙烯酸溶液加入。丙烯酸中和前是純溶液。市場可購。根據本專利技術，上述步驟(3)中單體原料丙烯酰胺為質量分數30 50%的丙烯酸胺溶液。優選丙烯酰胺為質量分數40%的丙烯酸胺溶液。市場可購。根據本專利技術優選的，上述步驟(3)中，所述復合引發劑中，過硫酸鉀、硝酸鈰胺和亞硫酸鈉的質量比為15 : 3 : 5，復合引發劑用量為丙烯酸(AA)和丙烯酰胺(AM)兩種單體質量總和的I. 2% I. 5%。以丙烯酸、丙烯酰胺單體的純品質量計。根據本專利技術，上述步驟(3)中，所述交聯劑N，N-亞甲基雙丙烯酰胺用量為丙烯酸(AA)和丙烯酰胺(AM)兩種單體質量總和的0. 08% 0. 1%。其中交聯劑N，N-亞甲基雙丙烯酰胺的質量是以純品計。所述交聯劑N，N-亞甲基雙丙烯酰胺配制成溶液加入，N，N-亞甲基雙丙烯酰胺溶液濃度為20mg/mL。本專利技術制備得到的高吸水性樹脂是秸桿纖維素/膨潤土復合型高吸水性樹脂，適用pH值在6-10之間，特別適用溶液pH值在6-7。本專利技術以實施例I的作為最優選技術方案。本專利技術是以預處理后的小麥秸桿、丙烯酸(AA)、丙烯酰胺(AM)和改性膨潤土為原料，以過硫酸鉀、硝酸鈰胺和亞硫酸鈉為復合引發劑，N，N-亞甲基雙丙烯酰胺溶液為交聯劑制備而成。改性膨潤土是以鈉基膨潤土為原料，利用膨潤土中蒙脫石的層片狀結構及其能在水或有機溶劑中溶脹分散成膠體級粘粒特性，通過離子交換技術插入有機覆蓋劑而制成的有機膨潤土。有機膨潤土在各類有機溶劑、油類、液體樹脂中能形成凝膠，具有良好的增稠性、觸變性、懸浮穩定性、高溫穩定性、潤滑性、成膜性，耐水性及化學穩定性，在制備過程中，有機膨潤土能穩定地分散在丙烯酸等親水性單體的水溶液中，能提高復合高吸水性樹脂的強度。本專利技術制備得到的秸桿纖維素/膨潤土復合型高吸水性樹脂是以預處理后的小麥秸桿、丙烯酸(AA)、丙烯酰胺(AM)和改性膨潤土為原料，以過硫酸鉀、硝酸鈰胺和亞硫酸鈉為復合引發劑，N，N-亞甲基雙丙烯酰胺溶液為交聯劑制備而成。本專利技術所制得的復合型、高吸水性樹脂綜合具有較好的吸水性、耐鹽性，耐腐蝕性以及可生物降解性。該過程具有原料來源廣泛，無污染、經濟、適用等特點，所制得的吸水性樹脂成本低，最大吸水倍率達到190-200g/g，吸鹽水倍率高達25g/g左右。所制得的吸水性樹脂產品具有較大的pH值適用范圍，有利于工農業應用。附圖說明圖I是實施例I所制備的吸水性樹脂其吸水倍率與吸水時間的關系。橫坐標是指吸水時間，縱坐標是相對應吸水時間下所測得的吸水倍率。圖2是實施例I所制備的吸水性樹脂其吸鹽水倍率與吸水時間的關系。橫坐標是指吸鹽水時間，縱坐標是相對應吸鹽水時間下所測得的吸鹽水倍率。圖3顯示的是實驗3的結果，是實施例I所制得的高吸水性樹脂其吸水倍率與溶液pH的關系圖。具體實施例方式下面結合具體實施例及附圖對本專利技術做進一步說明，但不限于此。實施例中試劑的濃度均為質量百分比濃度。實施例中，鈉基膨潤土為濰坊振興礦業有限公司產；丙烯酰胺為質量分數為40%的溶液,購自山東濱州化工廠。實施例I :一種高吸水性樹脂的制備方法，步驟如下(I)麥秸預處理用水洗滌除去小麥秸桿表面的泥土和灰塵。在70°C下烘干，然后將其粉碎，用100目篩網過篩，稱取一定質量的過篩后的小麥秸桿，以氨水質量秸桿質量=12 I的比例加入12wt%的氨水，浸泡48小時，將浸泡好的小麥秸桿抽濾并用蒸餾水清洗烘干；取一定量的處理烘干后的小麥秸桿，本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：李倩，王瑞，岳欽艷，高寶玉，彭娜娜，高悅，
申請(專利權)人：山東大學，
類型：發明
國別省市：