專利名稱：：羧甲基木粉吸水劑及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種有機(jī)高分子化合物，具體說是一種以羧甲^i^粉為原料的高吸水率的吸水劑及其生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
：羧甲基纖維素(CMC)是由纖維素上的羥基和氯乙酸進(jìn)行醚化反應(yīng)而制得的。CMC作為吸水劑，取代度(DS)越高吸水性越好。CMC通常以鈉鹽的形式存在，羧曱基的取4餓0.2-0.5的CMC是白色粉末狀，DS超過0.5就溶于水，因此CMC高吸水劑需使用交聯(lián)劑使其成為交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。目前國內(nèi)夕卜CMC生產(chǎn)所用的主要原料是棉花絨經(jīng)過處理后制成的精制棉，這種不含木質(zhì)素的精制棉，用交聯(lián)劑可將CMC吸水率提高到80-100倍。在此基礎(chǔ)上，為了增加CMC的親水基團(tuán)，人們常使用CMC接枝丙烯腈、丙烯酸、丙烯酰胺等的方法，使CMC吸水率提高到1000-2000倍。常用交聯(lián)劑有N，N-二甲基雙丙烯酰胺、二乙烯苯、環(huán)氧氯丙烷等，而這些交聯(lián)劑多為污染物質(zhì)，直接限制了CMC產(chǎn)品的應(yīng)用范圍。CN200410050060.0公告了北京理工大學(xué)的"纖維素改性高吸水性樹脂的制備方法"專利技術(shù)，采用了天然纖維素或其衍生物為骨架物，以丙烯酸為接枝單體，用堿調(diào)整中和度，加入過硫酸鉀、過硫酸銨等作為引發(fā)劑，在加溫、攪拌及氮氣保護(hù)中共聚反應(yīng)得粗產(chǎn)品，再粉碎后用有機(jī)溶劑洗滌，真空干燥，粉碎成專用于制造醫(yī)用衛(wèi)生材料的高吸水性樹脂。該樹脂采用天然纖維素及其衍生物，包括纖維素、羧甲基纖維素、羥乙基纖維素等為原料，原料成本高，粗制所得成品還需洗滌，工序多、污染環(huán)境。
發(fā)明內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是設(shè)計出一種先把木粉羧甲基化，以其內(nèi)的羧甲基化纖維素、半纖維素為骨架物，木質(zhì)素作為交聯(lián)劑，木材利用率高的，不必經(jīng)it^材預(yù)處理制取纖維素因而避免了酸、堿對環(huán)境污染的，成本低的高吸水率的羧甲基木粉吸水劑及其生產(chǎn)方法。解決上迷技術(shù)問題的技術(shù)方案是本羧甲"粉吸水劑由下列原料及其重量份配比而成l-3份羧曱M粉、5-30份水，攪拌糊化，加入4-30份丙烯酸、1.3-10份30%氫氧化鈉溶液、0.04-0.12份it^酸鉀，混合后在氮氣氛圍中加熱、攪拌共IM^成為高粘稠度的淡黃色骨狀物，干燥、粉碎后呈淡黃色、粒度為40-100目的粉狀物，吸水率1000-1200g/g、吸水速率(:^質(zhì)量法)30g/min。其中的羧曱ijK粉以粒度40-100目的針葉樹木粉為原料制成。本羧曱基木粉吸水劑的生產(chǎn)方法按如下步驟進(jìn)行(1)羧甲S^粉的取得用木粉、異丙醇、氫氧化鈉進(jìn)行堿化反應(yīng)，加入氯乙酸再進(jìn)行醚化反應(yīng)后生成物用乙醇洗滌、壓濾、烘干、粉碎即得羧甲a粉；(2)羧甲基員糊化物的制備在反應(yīng)釜中加入羧甲1^粉l-3重量份、加入水5-30重量份，向^蒼充氮氣，在氮氣氛圍中升溫至80-901C,攪拌0.5h，生成羧曱J^粉糊化物；(3)共聚物的制備在步驟(2)制成的羧甲基木粉糊化物中加入作為接枝單體的丙烯酸4-30重量份，加入濃度為30%的氫氧化鈉溶液1.3-10重量份，調(diào)整中和度至60%，再加入作為引發(fā)劑的it^L酸鉀0.04-0.12重量份，控制反應(yīng)溫度為30-601C，共^應(yīng)1.5-4h，得淡黃色高粘稠度的骨狀接枝共聚物；(4)吸水劑的制備將步驟(3)制得的共聚物進(jìn)行干燥、粉碎成40-100目的淡黃色粉狀物后密封包裝即成。本發(fā)明的有益效果是將木粉直接羧甲基化，既利用其纖維素、半纖維素的羧甲1^化物作骨架，還利用其木質(zhì)素作交聯(lián)劑，木材的利用率高，并且省去了木材預(yù)處理成纖維素的工序，避免了酸、堿對環(huán)境的危害，省去了粗成品的洗滌工序，也就不M成產(chǎn)品在洗滌中的流失和洗滌劑外逸對環(huán)境的負(fù)面影響，成本低。具體實施方式本發(fā)明結(jié)合實施例作進(jìn)一步詳述本發(fā)明將木粉直M甲基化后的羧甲基木粉為原料，利用羧甲基木粉中含有的30%左右的木質(zhì)素作為交聯(lián)劑既可以提高羧甲^粉的DS，且使羧甲基木粉的DS提高到2.2也不溶于水，同時利用了半纖維素的羧甲基化產(chǎn)物，生物質(zhì)得到了充分利用，既省去購買交聯(lián)劑費(fèi)用且環(huán)保。在反應(yīng)器中將羧甲^S^和水，在通入氮氣的條件下，攪拌糊化，再加入引發(fā)劑過疏酸鉀和60%中和度的單體丙烯酸進(jìn)行接枝共聚，最后將反應(yīng)物經(jīng)千燥、粉碎制得本吸水劑，吸水率1000-1200g/g、吸水速率(皿質(zhì)量法)30g/min?，F(xiàn)有技術(shù)中，尚無羧曱基木粉及其生產(chǎn)方法的資料報道和實物問世，為此，本申請人與本申請同日申請了名稱為"高取代度羧甲基本粉及其生產(chǎn)方法"的發(fā)明專利，請參閱。為方便起見，現(xiàn)將制M甲基木粉的最佳實施例介紹如下在反應(yīng)釜中加入1重量份木粉、15重量份異丙醇、濃度為30%的氫氧化鈉溶液1.2重量份，在30匸進(jìn)行>^化反應(yīng)lh，加入氯乙酸1.4重量份，在80t!下進(jìn)行醚化反應(yīng)2h后得到的生成物，用乙醇洗滌、壓濾、烘干、粉碎成粒度40-100目富含羧甲基的纖維素和半纖維素的，黃色木粉狀顆粒的羧甲1^粉。下面將參與反應(yīng)的各原料及其重量份配比的8個實施例列于下表<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>實施例1(見表中實施例1相應(yīng)原料及重量份)向反應(yīng)釜中加入羧甲^#1重量份(下同)，加10份水，向M釜充氮氣去氧，升溫至85"C,攪拌0.5h，生成羧甲基*糊化物，再加入丙烯酸8份，加入2.7份濃度為30%的NaOH溶液調(diào)整中和度為60%，加過硫酸鉀0.04份，控制共聚反應(yīng)溫度451C，攪拌反應(yīng)2h,制得淡黃色骨狀物，經(jīng)干燥至恒重后即進(jìn)行粉碎成40目粉末，密封包裝即成。實施例2-8的相應(yīng)原料及重量份、及JI^見表中所示，其余方法同實施例1。本發(fā)明核心創(chuàng)意是用經(jīng)過羧甲基化的木粉為主要原料，交聯(lián)劑由現(xiàn)有技術(shù)用的N，N-二甲基雙丙烯酖胺、二乙烯苯、環(huán)氧氯丙烷等化工原料改用羧甲基木粉中的木質(zhì)素，既可以提高羧甲^fc^粉的DS,且使羧曱1^粉的DS提高到2.2也不溶于水，同時充分利用了半纖維素的羧甲基化產(chǎn)物，生物質(zhì)得到了充分利用，既省去交聯(lián)劑費(fèi)用且環(huán)保。本申請人與本申請同日還申請了名稱為"有機(jī)溶劑吸水劑及其生產(chǎn)方法"的以木粉為主要原料生產(chǎn)吸水劑的發(fā)明專利，吸水性能不及以羧甲JjK粉為主要原料制成的吸水劑。因為木粉主要由纖維素、半纖維素和木質(zhì)素組成，纖維素和半纖維素屬多糖類化合物，它的大分子結(jié)構(gòu)上含有親水性官能團(tuán)羥基，因而具有一定的吸7jc性和保水性，但是吸水能力欠強(qiáng)。本發(fā)明進(jìn)一步將木粉在堿存在下與氯乙酸作用生成羧曱基木粉，在纖維素和半纖維素大分子結(jié)構(gòu)上引入親水能力強(qiáng)的g官能團(tuán)，取代親水性略遜一著的羥基，且通過化學(xué)J1^，破壞其結(jié)晶結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)反應(yīng)性，使以羧甲J^粉為原料制成的吸7jC劑，比以扣除為主要原料制成的吸水劑的吸水率提高400-600g/g。提高其吸水性。本發(fā)明從優(yōu)選方案考慮，采用針葉材木粉作羧甲基化物原料，應(yīng)該說，其他木質(zhì)生物質(zhì)原料，如農(nóng)作物秸稈、；Mt機(jī)械漿、竹子加工剩余物等均可作為羧甲基化原料，繼而進(jìn)一步制成同類吸水劑，這是顯而易見的，恕不詳述。接枝單體除丙烯酸外，甲基丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯腈、順丁烯二酸等均可。引發(fā)劑選用要綜合考慮無毒、反應(yīng)活躍、成本低、溶解特性等因素，決定選用過硫酸鐘，其余常規(guī)的過硫酸銨、高錳酸鉀、過氧化氫、硝酸鈰銨等也可用。調(diào)整丙烯酸中和度的堿類除NaOH外，Na2C03、NaHC03均可。調(diào)整中和度為60%也是一種優(yōu)選方案，中和度50-90%都是可行的，但這牽涉到NaOH的加入量和濃度的相應(yīng)改變，因此，中和度為一個確定值，如60%,還有利于生產(chǎn)IMt。本發(fā)明中將原料與制成品的粒度均定為40-100目，是從常用的粒度要求和工藝簡單、節(jié)能考慮而定,也完全可按用戶要求，超范圍確定粒度。權(quán)利要求1、一種羧甲基木粉吸水劑，其原料及重量份配比是1-3份羧甲基木粉、5-30份水、4-30份丙烯酸、1.3-10份30％氫氧化鈉溶液、0.04-0.12份過硫酸鉀，經(jīng)混合后在氮氣氛圍中加熱、攪拌共聚反應(yīng)而成，初始產(chǎn)品為高粘稠度的淡黃色膏狀物，干燥、粉碎后呈淡黃色、粒度為40-100目的粉狀物，吸水率1000-1200g/g、吸水速率30g/min。2、如權(quán)利要求1所述的羧曱"粉吸7jc劑，其特征是所說的羧曱"粉為40-100目的針葉樹木粉制成的羧甲基^。3、如權(quán)利要求1所述的羧甲基木粉吸7]c劑的生產(chǎn)方法，其特征是按如下步驟進(jìn)行(1)羧甲J^粉的取」浮用木粉、異丙醇、氫氧化鈉進(jìn)行堿化反應(yīng)，加入氯乙酸再進(jìn)行醚化反應(yīng)后生成物用乙醇洗滌、壓濾、烘干、粉碎即得羧甲J^粉；(2)羧甲基^糊化物的制備在反應(yīng)釜中加入羧甲基木粉l-3重量份、加入水5-30重量份，向反應(yīng)釜充氮氣，在氮氣氛圍中升溫至80-90t:，攪拌0.5h，生成羧甲n粉糊化物；(3)共聚物的制備在步驟(2)制成的羧甲1^#糊化物中加入作為接枝單體的丙烯酸4-30重量份，加入濃度為30%的氫氧化鈉溶液1.3-10重量份，調(diào)整中和度至60%,再加入作為引發(fā)劑的過硫酸鐘0.04-0.12重量份，控制M溫度為30-601C,共^應(yīng)1.5-4h,得淡黃色高粘稠度的骨狀接枝共聚物；(4)吸水劑的制備將步驟(3)制得的共聚物進(jìn)行千燥、粉碎成40-100目的淡黃色粉狀物后密封包裝即成。全文摘要一種羧甲基木粉吸水劑，由下列原料及其重量份組成1-3份羧甲基木粉、4-30份丙烯酸、1.3-10份30％氫氧化鈉溶液、0.04-0.12份過硫酸鉀，混合后在氮氣氛圍中加熱、攪拌共聚反應(yīng)成為高粘稠度的淡黃色膏狀物，再經(jīng)干燥、粉碎后呈淡黃色、粒度為40-100目的羧甲基木粉，吸水率1000-1200g/g、吸水速率30g/min。本吸水劑經(jīng)過羧甲基木粉的獲得、羧甲基木粉糊化物制備、接枝共聚物的制備、吸水劑的制備四個步驟，用作含水有機(jī)溶劑的吸水劑、土壤保水劑、水泥養(yǎng)護(hù)劑等。本發(fā)明用羧甲基木粉作主要原料，綜合利用木粉中的纖維素、半纖維素的羧甲基化物和木質(zhì)素作接枝共聚物的骨架和交聯(lián)劑，木材利用率高、成本低、對環(huán)境無污染。文檔編號C08F289/00GK101357970SQ200810161600公開日2009年2月4日申請日期2008年9月23日優(yōu)先權(quán)日2008年9月23日發(fā)明者邵順流,金貞福申請人:浙江林學(xué)院