專利名稱：環(huán)境友好的木素高吸水樹脂及其制備方法
(一)技術(shù)領(lǐng)域 本發(fā)明涉及環(huán)境友好的木素高吸水樹脂及其制備方法，屬于含木質(zhì)素材料的組合物，是天然木質(zhì)素的改性及新產(chǎn)品開發(fā)。
背景技術(shù)：
地球上天然植物材料-木素的數(shù)量僅次于纖維素，估計(jì)每年全世界由植物生長可產(chǎn)生1500億噸木素。人類利用纖維素已有幾千年的歷史，而木素真正開始研究是1930年以后的事，而且至今沒有很好的利用，大自然提供給人類的大宗資源，每年自白浪費(fèi)掉了。木質(zhì)纖維素物質(zhì)三大組分中，只有木素沒有獲得有效利用，而且成為相關(guān)工業(yè)應(yīng)用中的障礙物和環(huán)境污染物，因此木素資源的利用無論從自然界碳素循環(huán)還是人類社會可持續(xù)發(fā)展角度看意義都非常重大。
高吸水樹脂是一系列新型功能高分子材料，它具有從周圍環(huán)境中吸收非常大量水分的能力和良好的保水性能，而本身不溶解?，F(xiàn)在高吸水樹脂可廣泛應(yīng)用于農(nóng)、林、園藝、醫(yī)藥、生理衛(wèi)生、石油、化學(xué)化工、日用品、環(huán)境保護(hù)、美容、化妝、建材、生化技術(shù)、食品等方面，日益發(fā)揮出它特殊功能的威力。但是在這些實(shí)際應(yīng)用中，需要從周圍環(huán)境中吸收和保持的水分絕大多數(shù)都不是蒸餾水，而大多數(shù)領(lǐng)域都要求高吸水樹脂能吸收和保持大量的自然水或溶液。目前使用的高吸水樹脂吸收和保持自然水或溶液的能力很低，通常情況下只有飽和吸蒸餾水量的10％左右，因此提高吸水樹脂吸收和保持自然水或溶液的能力是非常必要的。充分利用我國豐富寶貴的木素資源，有利于實(shí)現(xiàn)生態(tài)效益、社會效益和經(jīng)濟(jì)效益三者的統(tǒng)一，對經(jīng)濟(jì)與社會可持續(xù)發(fā)展有重要的應(yīng)用前景和意義。

發(fā)明內(nèi)容1、發(fā)明目的本發(fā)明的目的是提供一種以天然木素為原料，生產(chǎn)環(huán)境友好的木素高吸水樹脂的方法，為可再生資源天然木素的大規(guī)模開發(fā)利用服務(wù)。
2、技術(shù)方案本發(fā)明的技術(shù)方案是按重量份配比將高純木素、水溶性高分子、引發(fā)劑、交聯(lián)劑等計(jì)量；在60～180℃條件下進(jìn)行活化、接枝、交聯(lián)、共聚反應(yīng)；經(jīng)噴霧干燥后加入發(fā)泡劑在高速混合機(jī)中混勻即得產(chǎn)品。
它的組分及重量比為高純木素30～80、水溶性高分子10～40、引發(fā)劑2～10、交聯(lián)劑2～10、發(fā)泡劑1～5、水100～200。
高純木素是經(jīng)有機(jī)溶劑處理、提純或濃縮的。利用木素溶于有機(jī)溶劑、且在有機(jī)溶劑中易于凝聚、聚合的特性，將有機(jī)溶劑制漿、堿法制漿、亞硫酸鹽法制漿、亞氨法制漿、機(jī)械法制漿、生物法制漿等得到的黑(紅)液，經(jīng)濃縮后，按1∶1～10的比例加入熱有機(jī)溶劑；如原料是一般工業(yè)木素產(chǎn)品，按1∶1～6的比例加入熱有機(jī)溶劑攪拌溶解后，離心或過濾除去雜質(zhì)，蒸餾回收有機(jī)溶劑后得到高純木素，分子量＞1000以上，純度＞60％以上，玻璃化溫度＞100℃。
所述的有機(jī)溶劑主要包括二氧六環(huán)、乙酰溴及衍生物；甲醇、乙醇、六氟丙醇等醇類及衍生物；丙酮、丁酮等酮類及衍生物；甲酸、乙酸、丙酸等酸類及衍生物；甲酸乙酯、乙酸乙酯等酯類及衍生物；低級烷烴醇胺及衍生物；氨、氨水等及銨鹽類等的單一溶劑或復(fù)合溶劑。
水溶性高分子選用聚乙烯醇(PVA)、聚乙二醇(PEG)、聚丙烯酰胺(PAM)、聚丙烯酸及其共聚物(PAA)、聚馬來酸酐、縮聚類樹脂、改性纖維素、改性淀粉、動(dòng)植物膠以及聚合硅酸鹽等。可將其中的一種或幾種配比使用。
引發(fā)劑選用過氧化物中的一種或兩種以上的任意組合。如過氧化苯甲酰、過氧化月桂酰、過氧化對氯苯甲酰、過氧化乙酰、過氧化枯烯、a，a′-雙(叔丁基過氧二異丙基)苯、二叔丁基過氧化物、2，5-(叔丁基過氧)己烷、1，1-叔丁基過氧-3，3，5-三甲基環(huán)己烷、叔丁基過氧新戊酸酯、叔丁基過氧-2-乙基己酸酯、叔丁基過氧苯甲酸酯、雙(4-叔丁基環(huán)己基)過氧二碳酸酯、二異丙基過氧二碳酸酯、叔丁基過氧異丙基碳酸酯，和其它過氧化物；和偶氮雙異丁腈和其它偶氮化合物。
交聯(lián)劑選用醛類、醇類、胺類及硼化合物，如甲醛、乙醛、戊二醛、六次甲基四胺、硼砂等等中的一種或者兩種以上的任意組合。
發(fā)泡劑選用物理發(fā)泡劑或化學(xué)發(fā)泡劑，如碳酸鈉、碳酸氫鈉、CO2、雙戊烯、偶氦二甲酰胺、偶氮二異丁腈等中的一種或者兩種以上的任意組合。
按重量份配比將高純木素、水溶性樹脂、引發(fā)劑、交聯(lián)劑等計(jì)量；在60～180℃條件下進(jìn)行活化、接枝、交聯(lián)、共聚反應(yīng)；經(jīng)噴霧干燥后加入發(fā)泡劑在高速混合機(jī)中混勻，即環(huán)境友好的木素高吸水樹脂。
3、有益效果以可再生的天然木素為主要原料開發(fā)環(huán)境友好的木素高吸水樹脂，通過化學(xué)引發(fā)，木素分子形狀由Einstein球和緊密卷曲體轉(zhuǎn)化為線形高聚物，與水溶性高分子共聚、交聯(lián)得到具有高度吸水、保水特性的木素高吸水樹脂，同時(shí)還具有緩釋、包囊、載體的功能特性，并且在自然環(huán)境(光、熱、微生物等)條件下能夠完全降解，其降解誘導(dǎo)期能夠控制。逐步降解后的木素高吸水樹脂在土壤中可轉(zhuǎn)變成腐植酸肥料，并能改善土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)。在化肥、農(nóng)藥、環(huán)境治理等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。還可用作重金屬廢水、放射性廢水和陽離子型有機(jī)廢水處理的吸水材料。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
高純木素的制取①取亞氨法得到的黑(紅)液，加熱濃縮至波美20°以上，按1∶1～8的比例加入50℃的乙酸乙酯，密閉攪拌后加溫至80℃，靜置冷卻2小時(shí)，待混合液分層后，除去底層的雜質(zhì)，上層液蒸餾回收乙酸乙酯，得到的固形物經(jīng)干燥后為高純木素。其分子量＞2000以上，純度＞60％以上，玻璃化溫度＞100℃。
②取工業(yè)木素為原料，按1∶6的比例加入90℃的二氧六環(huán)，加HCl調(diào)節(jié)pH＜6，密閉攪拌后加溫至100℃，靜置冷卻2小時(shí)，待混合液分層后，除去底層的雜質(zhì)，上層液蒸餾回收乙酸乙酯，得到的固形物經(jīng)干燥后為高純木素。分子量＞1000以上，純度＞60％以上，玻璃化溫度＞100℃。
實(shí)施例1按重量份取高純木素30、聚乙烯醇40、過氧化苯甲酰3、甲醛1、硼砂1、水100，在反應(yīng)釜中于60℃下反應(yīng)20小時(shí)后，反應(yīng)物蒸發(fā)濃縮和噴霧干燥后，加入2重量份比的雙戊烯，在高速混合機(jī)中混勻即得。
實(shí)施例2按重量份取高純木素60、聚乙二醇10、過氧化二異丙苯3、甲醛1、六次甲基四胺1、水160，在反應(yīng)釜中于140℃下反應(yīng)9小時(shí)后，反應(yīng)物蒸發(fā)濃縮和噴霧干燥后，加入5重量份比的偶氦二甲酰胺，在高速混合機(jī)中混勻即得。
實(shí)施例3按重量份取高純木素70、聚丙烯酰胺30、過氧化月桂酰3、甲醛1、六次甲基四胺1、水200，在反應(yīng)釜中于180℃下反應(yīng)6小時(shí)后，反應(yīng)物蒸發(fā)濃縮和噴霧干燥后，加入2重量份比的偶氮二異丁腈，在高速混合機(jī)中混勻即得。
權(quán)利要求
1.一種環(huán)境友好的木素高吸水樹脂，其特征在于，它的各組分重量比為高純木素30～80、水溶性高分子10～40、引發(fā)劑2～10、交聯(lián)劑2～10、發(fā)泡劑1～5、水100～200。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)境友好的木素高吸水樹脂，其特征是，所述的高純木素是經(jīng)有機(jī)溶劑處理、提純或濃縮的，其分子量＞1000，純度＞60％，玻璃化溫度＞100℃。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)境友好的木素高吸水樹脂，其特征是，所述的水溶性高分子選用聚乙烯醇(PVA)、聚乙二醇(PEG)、聚丙烯酰胺(PAM)、聚丙烯酸及其共聚物(PAA)、聚馬來酸酐、縮聚類樹脂、改性纖維素、改性淀粉、動(dòng)植物膠以及聚合硅酸鹽等中的一種或幾種配比使用。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)境友好的木素高吸水樹脂，其特征是，所述的引發(fā)劑選用過氧化苯甲酰、過氧化月桂酰、過氧化對氯苯甲酰、過氧化乙酰、過氧化枯烯、a，a’-雙(叔丁基過氧二異丙基)苯、二叔丁基過氧化物、2，5-(叔丁基過氧)己烷、1，1-叔丁基過氧-3，3，5-三甲基環(huán)己烷、叔丁基過氧新戊酸酯、叔丁基過氧-2-乙基己酸酯、叔丁基過氧苯甲酸酯、雙(4-叔丁基環(huán)己基)過氧二碳酸酯、二異丙基過氧二碳酸酯、叔丁基過氧異丙基碳酸酯，和其它過氧化物；和偶氮雙異丁腈和其它偶氮化合物等過氧化物中的一種或兩種以上的任意組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)境友好的木素高吸水樹脂，其特征是，所述的交聯(lián)劑選用醛類、醇類、胺類及硼化合物，如甲醛、乙醛、戊二醛、六次甲基四胺、硼砂等等中的一種或者兩種以上的任意組合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)境友好的木素高吸水樹脂，其特征是，所述的發(fā)泡劑選用物理發(fā)泡劑或化學(xué)發(fā)泡劑，如碳酸鈉、碳酸氫鈉、CO2、雙戊烯、偶氦二甲酰胺、偶氮二異丁腈等中的一種或者兩種以上的任意組合。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)境友好的木素高吸水樹脂的制備方法，其步驟是第一步，制備高純木素利用木素溶于有機(jī)溶劑、且在有機(jī)溶劑中易于凝聚、聚合的特性，將有機(jī)溶劑制漿、堿法制漿、亞硫酸鹽法制漿、亞氨法制漿、機(jī)械法制漿、生物法制漿等得到的黑(紅)液，濃縮至波美20°以上，按1∶1～10的比例加入熱有機(jī)溶劑；如原料是一般工業(yè)木素產(chǎn)品，按1∶1～6的比例加入熱有機(jī)溶劑攪拌溶解后，離心或過濾除去雜質(zhì)，蒸餾回收有機(jī)溶劑后得到高純木素，分子量＞1000以上，純度＞60％以上，玻璃化溫度＞100℃；第二步，配料按重量份配比取高純木素30～80、水溶性高分子10～40、引發(fā)劑2～10、交聯(lián)劑2～10、水100～200、發(fā)泡劑1～5；第三步，反應(yīng)除發(fā)泡劑外，將上述配料在反應(yīng)釜中于60～180℃下活化、接枝、共聚、交聯(lián)反應(yīng)1～10小時(shí)，第四步，發(fā)泡反應(yīng)物蒸發(fā)濃縮和噴霧干燥后，加入發(fā)泡劑在高速混合機(jī)中混勻，即環(huán)境友好的木素高吸水樹脂。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的環(huán)境友好的木素高吸水樹脂的制備方法，其特征是，所述的有機(jī)溶劑主要包括二氧六環(huán)、乙酰溴及衍生物；甲醇、乙醇、六氟丙醇等醇類及衍生物；丙酮、丁酮等酮類及衍生物；甲酸、乙酸、丙酸等酸類及衍生物；甲酸乙酯、乙酸乙酯等酯類及衍生物；低級烷烴醇胺及衍生物；氨、氨水等及銨鹽類等的單一溶劑或復(fù)合溶劑。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種環(huán)境友好的木素高吸水樹脂，屬含木質(zhì)素材料的組合物技術(shù)領(lǐng)域。其特征在于它的組分重量比為高純木素30～80、水溶性高分子10～40、引發(fā)劑2～10、交聯(lián)劑2～10、發(fā)泡劑1～5、水100～200。它的制備方法包括四個(gè)步驟，原料處理、分離提純高純木素；按重量份配比將高純木素、水溶性高分子、引發(fā)劑、交聯(lián)劑等計(jì)量；在60～180℃條件下進(jìn)行活化、接枝、交聯(lián)、共聚反應(yīng)；經(jīng)噴霧干燥后加入發(fā)泡劑在高速混合機(jī)中混勻，即環(huán)境友好的木素高吸水樹脂。本發(fā)明產(chǎn)品具有優(yōu)異的吸水、保水和成膜性能，在農(nóng)林、園藝、石油、化工、環(huán)保、建材等領(lǐng)域具有重要的推廣應(yīng)用價(jià)值。
文檔編號C08L33/00GK1766000SQ20041004089
公開日2006年5月3日 申請日期2004年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月25日
發(fā)明者羅學(xué)剛, 徐東 申請人:羅學(xué)剛