專利名稱：一種木質(zhì)素聚丙烯腈吸水劑的制備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于功能高分子領(lǐng)域，特別涉及一種既能吸水保濕且透氣性良好的可生物降解的木質(zhì)素聚丙烯腈吸水劑的制備技術(shù)。
背景技術(shù)：
隨著化石能源的日益枯竭，以及人類對(duì)環(huán)境污染和資源危機(jī)等問(wèn)題的認(rèn)識(shí)不斷深入，天然高分子所具有的可再生性質(zhì)日益受到重視。廢棄物的資源化與可再生資源的利用， 是當(dāng)代經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展的重大課題。木質(zhì)素是豐富的天然高分子化合物，同時(shí)也是制漿造紙工業(yè)的主要副產(chǎn)品。制漿造紙工業(yè)每年要從植物中分離出大約1.4億噸纖維素，同時(shí)得到3000萬(wàn)噸左右的木質(zhì)素副產(chǎn)品。木質(zhì)素成本較低，木質(zhì)素及其衍生物具有多種功能性， 可作為分散劑、吸附劑/解吸劑、石油回收助劑、浙青乳化劑，木質(zhì)素對(duì)人類可持續(xù)發(fā)展最為重大貢獻(xiàn)就在于提供穩(wěn)定、持續(xù)的有機(jī)物質(zhì)來(lái)源，其應(yīng)用前景十分廣闊。到目前為止，術(shù)質(zhì)素的應(yīng)用大都以木質(zhì)素磺酸鹽的形式加以利用。在濃縮的造紙廢液中加進(jìn)甲醛制成木質(zhì)素甲醛樹(shù)脂，再按比例加入硫磺、氧化鋅、硬脂酸、硫化劑、硫化促進(jìn)劑、硫化活化劑與橡膠在一定溫度下進(jìn)行硫化，可使橡膠中填充大量木質(zhì)素仍不需加軟化劑。既解決造紙廢液環(huán)境污染問(wèn)題，充分利用生物質(zhì)資源廢棄物又節(jié)省大量橡膠，具有社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。木質(zhì)素是一種酚型苯基丙烷結(jié)構(gòu)單元的三維空間不規(guī)則網(wǎng)狀高分子，具有與土壤中腐殖質(zhì)相似的性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種木質(zhì)素聚丙烯腈吸水劑的制備技術(shù)，提高木質(zhì)素在土壤改良體系中的保水能力，賦予木質(zhì)素聚丙烯腈吸水劑可生物降解的性質(zhì)。該方法制備工藝簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉。本發(fā)明提供的木質(zhì)素聚丙烯腈的制備方法，其制備過(guò)程特征在于將純化后的木質(zhì)素與10-50倍重量的溶劑混合在50-90°C攪拌1-3小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后，冷卻至室溫；再加入木質(zhì)素引發(fā)劑和5-15倍重量的丙烯腈單體室溫反應(yīng)1-5小時(shí)，再逐滴加入均聚反應(yīng)引發(fā)劑，懸浮反應(yīng)體系在一定的溫度下保溫，反應(yīng)結(jié)束后，靜置、過(guò)濾、熱水洗滌固體產(chǎn)物，再用 N-N 二甲基甲酰胺洗滌去除接枝聚合物中的均聚物，離心、干燥制得木質(zhì)素聚丙烯腈接枝共聚物。上述木質(zhì)素為堿木質(zhì)素、木質(zhì)素磺酸鹽。上述木質(zhì)素引發(fā)劑為硫酸亞鐵和過(guò)硫酸銨、硫酸亞鐵和過(guò)氧化氫、硫酸鈰銨和乙醇或氧化亞銅和過(guò)氧化氫的一種或幾種體系。上述均聚反應(yīng)引發(fā)劑是硫酸鈰銨、硝酸鈰銨、過(guò)硫酸銨、過(guò)硫酸鉀或高錳酸鉀的一種或幾種。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于制備方法簡(jiǎn)單，制備的吸水劑顆粒性好，在快速吸水后，保持 24h緩釋水分，可以滿足農(nóng)業(yè)貧瘠土壤的保濕及土壤改良的需要。該吸水劑在吸水飽和后，對(duì)尿素沒(méi)有任何的吸附作用，可以保證農(nóng)業(yè)用肥全部被植物所吸收。


說(shuō)明書(shū)附圖中給出了木質(zhì)素聚丙烯腈的傅里葉紅外譜圖和X-射線衍射譜圖。圖1木質(zhì)素、木質(zhì)素聚丙烯腈的傅里葉紅外譜圖。圖2木質(zhì)素、木質(zhì)素聚丙烯腈的X-射線衍射譜圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)例1原料的純化將原料用2mol/L的NaOH溶液溶解，除去原料中的灰分及雜質(zhì)，在用 2mol/L的HCl調(diào)節(jié)pH值為2、過(guò)濾，用蒸餾水洗滌至中性，以硝酸銀溶液檢驗(yàn)未見(jiàn)白色渾濁為宜，40°C真空干燥，備用。將純化后的木質(zhì)素1.5g加入150mL三口瓶中，加入50g蒸餾水在90°C攪拌2小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后，冷卻至室溫；再加入硫酸亞鐵0. Ig和過(guò)氧化氫0. 3g和0. 5g丙烯腈單體室溫反應(yīng)1小時(shí)，再逐滴加入1. 94硝酸鈰銨溶液，懸浮反應(yīng)體系在30°C條件保溫lh，反應(yīng)結(jié)束后，靜置、過(guò)濾、熱水洗滌固體產(chǎn)物，再用N-N 二甲基甲酰胺洗滌去除接枝聚合物中的均聚物，離心、干燥制得木質(zhì)素聚丙烯腈接枝共聚物，其吸水倍率為木質(zhì)素的4. 23倍。木質(zhì)素和木質(zhì)素聚丙烯腈接枝共聚物的紅外譜圖見(jiàn)附圖1。由圖中可知，2930CHT1 和^eOcnT1是甲基和亞甲基的伸縮振動(dòng)峰；反應(yīng)前木質(zhì)素1720cm—1的吸收峰消失，認(rèn)為是木質(zhì)素結(jié)構(gòu)中的醛基或者是酯鍵，在接枝反應(yīng)后消失。木質(zhì)素聚丙烯腈在1600cm-1、 1500cm"1和1450CHT1的苯環(huán)特征吸收比木質(zhì)素更明顯。1663CHT1歸屬為木質(zhì)素丙烯腈的C =N雙鍵的伸縮振動(dòng)。1600,1545,1465(^-1處是歸屬于苯環(huán)的骨架振動(dòng)。木質(zhì)素在3436CHT1 是游離羥基峰；木質(zhì)素聚丙烯腈在該峰位吸收強(qiáng)度降低，峰值出現(xiàn)在在3334cm1，認(rèn)為是木質(zhì)素發(fā)生接枝共聚引起，證實(shí)了 2. 4. 1中1 2+/ 體系作為引發(fā)催化劑反應(yīng)歷程接枝反應(yīng)發(fā)生在木質(zhì)素的酚羥基上是正確的。圖3-3可知，在10-50°范圍，只有在20°附近有寬峰且峰高值相差不大，木質(zhì)素聚丙烯腈的峰位為21. 7°，木質(zhì)素的峰位19. 64°，表明木質(zhì)素聚丙烯腈的晶相含量和晶粒均不大，也說(shuō)明木質(zhì)素聚丙烯腈在提高吸水性的同時(shí)，仍保持了木質(zhì)素分子無(wú)序的特性，所以該材料顆粒間的空隙仍較大。實(shí)例2將純化后的木質(zhì)素2. 5g加入150mL三口瓶中，加入50g蒸餾水在90°C攪拌2小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后，冷卻至室溫；再加入硫酸亞鐵0. Ig和過(guò)氧化氫0. 3g和0. 5g丙烯腈單體室溫反應(yīng)1小時(shí)，再逐滴加入1. 94硝酸鈰銨溶液，懸浮反應(yīng)體系在30°C條件保溫lh，反應(yīng)結(jié)束后，靜置、過(guò)濾、熱水洗滌固體產(chǎn)物，再用N-N 二甲基甲酰胺洗滌去除接枝聚合物中的均聚物，離心、干燥制得木質(zhì)素聚丙烯腈接枝共聚物，其吸水倍率為木質(zhì)素的3. 02倍。實(shí)例3將純化后的木質(zhì)素2. 5g加入150mL三口瓶中，加入50g蒸餾水在90°C攪拌2小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后，冷卻至室溫；再加入硫酸亞鐵0. Ig和過(guò)氧化氫0. 3g和0. 5g丙烯腈單體室溫反應(yīng)1小時(shí)，再逐滴加入1. 94硝酸鈰銨溶液，懸浮反應(yīng)體系在30°C條件保溫2h，反應(yīng)結(jié)束后，靜置、過(guò)濾、熱水洗滌固體產(chǎn)物，再用N-N 二甲基甲酰胺洗滌去除接枝聚合物中的均聚物，離心、干燥制得木質(zhì)素聚丙烯腈接枝共聚物，其吸水倍率為木質(zhì)素的3. 1倍。實(shí)例4將純化后的木質(zhì)素2. 5g加入150mL三口瓶中，加入50g蒸餾水在90°C攪拌2小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后，冷卻至室溫；再加入硫酸亞鐵0. Ig和過(guò)氧化氫0. 3g和0. 5g丙烯腈單體室溫反應(yīng)1小時(shí)，再逐滴加入1. 94硝酸鈰銨溶液，懸浮反應(yīng)體系在30°C條件保溫3h，反應(yīng)結(jié)束后，靜置、過(guò)濾、熱水洗滌固體產(chǎn)物，再用N-N 二甲基甲酰胺洗滌去除接枝聚合物中的均聚物，離心、干燥制得木質(zhì)素聚丙烯腈接枝共聚物，其吸水倍率為木質(zhì)素的1. 88倍。實(shí)例5將純化后的木質(zhì)素2. 5g加入150mL三口瓶中，加入50g蒸餾水在90°C攪拌2小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后，冷卻至室溫；再加入硫酸亞鐵0. Ig和過(guò)氧化氫0. 3g和0. 5g丙烯腈單體室溫反應(yīng)1小時(shí)，再逐滴加入1. 94硝酸鈰銨溶液，懸浮反應(yīng)體系在40°C條件保溫2h，反應(yīng)結(jié)束后，靜置、過(guò)濾、熱水洗滌固體產(chǎn)物，再用N-N 二甲基甲酰胺洗滌去除接枝聚合物中的均聚物，離心、干燥制得木質(zhì)素聚丙烯腈接枝共聚物，其吸水倍率為木質(zhì)素的2. 45倍。實(shí)例6將純化后的木質(zhì)素2. Og加入150mL三口瓶中，加入50g蒸餾水在90°C攪拌2小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后，冷卻至室溫；再加入硫酸亞鐵0. Ig和過(guò)氧化氫0. 3g和0. 5g丙烯腈單體室溫反應(yīng)1小時(shí)，再逐滴加入1. 94硝酸鈰銨溶液，懸浮反應(yīng)體系在30°C條件保溫lh，反應(yīng)結(jié)束后，靜置、過(guò)濾、熱水洗滌固體產(chǎn)物，再用N-N 二甲基甲酰胺洗滌去除接枝聚合物中的均聚物，離心、干燥制得木質(zhì)素聚丙烯腈接枝共聚物，其吸水倍率為木質(zhì)素的2. 47倍。
權(quán)利要求
1.木質(zhì)素聚丙烯腈吸水劑的制備技術(shù)，制備過(guò)程如下將純化后的木質(zhì)素與10-50倍重量的溶劑混合在50-90°C攪拌1-3小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后， 冷卻至室溫；再加入木質(zhì)素引發(fā)劑和5-15倍重量的丙烯腈單體室溫反應(yīng)1-5小時(shí)，再逐滴加入均聚反應(yīng)引發(fā)劑，懸浮反應(yīng)體系在一定的溫度下保溫，反應(yīng)結(jié)束后，靜置、過(guò)濾、熱水洗滌固體產(chǎn)物，再用N-N 二甲基甲酰胺洗滌去除接枝聚合物中的均聚物，離心、干燥制得木質(zhì)素聚丙烯腈接枝共聚物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的木質(zhì)素聚丙烯腈吸水劑，其特征在于木質(zhì)素為堿木質(zhì)素、木質(zhì)素磺酸鹽。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的木質(zhì)素聚丙烯腈吸水劑，其特征在于木質(zhì)素引發(fā)劑為硫酸亞鐵和過(guò)硫酸銨、硫酸亞鐵和過(guò)氧化氫、硫酸鈰銨和乙醇或氧化亞銅和過(guò)氧化氫。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的木質(zhì)素聚丙烯腈吸水劑，其特征在于均聚反應(yīng)引發(fā)劑是硫酸鈰銨、硝酸鈰銨、過(guò)硫酸銨、過(guò)硫酸鉀或高錳酸鉀。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種木質(zhì)素聚丙烯腈吸水劑的制備技術(shù)，該吸水劑以木質(zhì)素為原料，提高木質(zhì)素在土壤改良體系中的保水能力，賦予木質(zhì)素聚丙烯腈吸水劑可生物降解的性質(zhì)。木質(zhì)素聚丙烯腈接枝共聚物的吸水倍率在1-50倍左右。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于制備方法簡(jiǎn)單，制備的吸水劑顆粒性好，在快速吸水后，保持24h緩釋水分，可以滿足農(nóng)業(yè)貧瘠土壤的保濕及土壤改良的需要。該吸水劑在吸水飽和后，對(duì)尿素沒(méi)有任何的吸附作用，可以保證農(nóng)業(yè)用肥全部被植物所吸收。
文檔編號(hào)C08F289/00GK102351997SQ201110195410
公開(kāi)日2012年2月15日 申請(qǐng)日期2011年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月13日
發(fā)明者任世學(xué), 方桂珍, 馬艷麗 申請(qǐng)人:東北林業(yè)大學(xué), 任世學(xué), 方桂珍, 馬艷麗