專利名稱：一種利用入侵植物合成高吸水性樹脂的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用入侵植物合成高吸水性樹脂的方法，屬于高分子吸水膨脹樹脂技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
高吸水性樹脂是自20世紀(jì)60年代開始發(fā)展起來的含有強(qiáng)親水基團(tuán)的新型高分子材料。它作為一種新型的功能高分子材料，自誕生以來一直受到廣泛的關(guān)注，其強(qiáng)親水性基團(tuán)和交聯(lián)度，通過水合作用能吸收其自身質(zhì)量數(shù)百倍甚至上千倍的水而溶脹呈凝膠狀，在一定的壓力下水不會析出，凝膠物干燥后可以恢復(fù)其吸水性能。常見的高吸水性樹脂有三類，即淀粉系、合成系及纖維素系。公開號為CN 101864036 A的中國專利公開了一種纖維素系高吸水性樹脂的制備方法。該方法對于纖維素改性合成的超強(qiáng)高吸水性樹脂過程中，需要制備羧甲基纖維素，分醚化和交聯(lián)兩步，而纖維素的醚化需要用到氯乙酸試劑，該試劑是一種有毒試劑，在生產(chǎn)時會對人體及環(huán)境產(chǎn)生一定影響。在聚合的反應(yīng)步驟需要活化0. 5 2h，加入引發(fā)劑(NH4)2S2Oi^ISO. 5 2h，加入中和度為509Γ80%的預(yù)聚合物水浴加熱反應(yīng)廣5h，加入交聯(lián)劑繼續(xù)反應(yīng)l_3h，得到高吸水性樹脂。該合成步驟較為繁瑣，生產(chǎn)時間周期較長，不利規(guī)模生產(chǎn)，未反應(yīng)完全的有毒試劑會對環(huán)境造成污染。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題提供一種利用廢棄的外來入侵植物合成高吸水性樹脂的方法，其能夠通過較低的成本、簡單的步驟和較短的生產(chǎn)周期合成高吸水性樹脂，且生產(chǎn)的高吸水性樹脂吸水能力強(qiáng)、無毒、易于環(huán)境降解。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種利用入侵植物合成高吸水性樹脂的方法，其特征在于，具體步驟為
第一步將入侵植物秸稈粉碎，將其加入到堿溶液中，加熱處理，水洗，烘干，再將其加入到酸溶液中，加熱處理，水洗，烘干，用粉碎機(jī)進(jìn)一步粉碎得到纖維素；
第二步分別配制丙烯酸溶液、引發(fā)劑溶液、丙烯酰胺溶液和交聯(lián)劑溶液，調(diào)節(jié)丙烯酸溶液的PH值至6 8，將交聯(lián)劑溶液加入到丙烯酰胺溶液中得到丙烯酰胺和交聯(lián)劑的混合溶液；
第三步向第一步所得的纖維素中依次加入第二步所得的丙烯酸溶液、引發(fā)劑溶液以及丙烯酰胺和交聯(lián)劑的混合溶液，攪拌均勻，水浴加熱升溫至65、5°C，聚合反應(yīng)，直至體系呈膠狀時停止攪拌(該過程約為纊20分鐘)，取出所得的凝膠，用乙醇或丙酮洗滌，抽濾，真空干燥，即得到高吸水性樹脂。優(yōu)選地，所述第一步中的入侵植物為菊科一枝黃花屬植物一枝黃花。優(yōu)選地，所述第一步中入侵植物粉碎后的長度為廣5mm。優(yōu)選地，所述第一步中的堿溶液為質(zhì)量百分比濃度為39Γ15%的氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液，加熱的溫度為13(T17(TC，處理時間為5-30分鐘，烘干溫度控制在5(T90°C。優(yōu)選地，所述第一步中的酸溶液為0.5 1. 5mol/L硝酸溶液，加熱的溫度為 8(Tl20°C，處理時間為20-40分鐘。優(yōu)選地，所述第二步中的引發(fā)劑為受熱容易分解成自由基的化合物，優(yōu)選為過硫酸鹽體系，如過硫酸鉀或過硫酸銨。優(yōu)選地，所述第二步中的引發(fā)劑與第一步所得的纖維素的重量比為0.002、. 5: 1。優(yōu)選地，所述第二步中的交聯(lián)劑為N，N-亞甲基雙丙烯酰胺，其與第一步所得的纖維素的重量比為0. 00Γ0. 03 :1。優(yōu)選地，所述第二步中的丙烯酰胺與第一步所得的纖維素的重量比為廣12 :1。優(yōu)選地，所述第二步中的丙烯酸與第一步所得的纖維素的比例為2 15ml :lg。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是
1、本發(fā)明將入侵植物作為植物原料，不僅能降低生產(chǎn)成本，而且能保護(hù)環(huán)境；
2、本發(fā)明通過簡單的步驟和較短的生產(chǎn)周期合成高吸水性樹脂，且生產(chǎn)的高吸水性樹脂吸水能力強(qiáng)、無毒、易于環(huán)境降解。


圖1為入侵植物原材料接枝前后的紅外光譜對比圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例來具體說明本發(fā)明。實(shí)施例1-3中所用的N，N-亞甲基雙丙烯酰胺購自國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司，過硫酸鉀購自上海精細(xì)化工科技有限公司，丙烯酰胺購自上海精細(xì)化工材料研究所，丙烯酸(AA)購自國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。實(shí)施例1-3 中所用的入侵植物為菊科一枝黃花屬植物一枝黃花(^Wii/aw Canadensis L.)。實(shí)施例1
將加拿大一枝黃花植物秸稈粉碎至3 4mm，烘干，加入質(zhì)量百分比濃度為14%的氫氧化鈉溶液于170°C下油浴蒸煮5分鐘，將其用水洗至pH=7，放入真空干燥箱中50°C下烘干。然后加入0. 5mol/L的硝酸在80°C下處理40分鐘，得到的堿纖維素用水洗至pH=7，烘干，待用。溶液配制分別為取4ml丙烯酸溶于12ml蒸餾水中，用25%的氫氧化鈉中和至 pH=6 ；將0. 86g過硫酸鉀溶于6. 4ml蒸餾水中；將24g丙烯酰胺溶于22ml蒸餾水中；將 0. 017g交聯(lián)劑N，N-亞甲基雙丙烯酰胺溶于6. 4ml蒸餾水中；再將配制好的交聯(lián)劑溶液加入丙烯酰胺當(dāng)中，攪拌均勻。取2g堿纖維素于反應(yīng)容器中，依次加入配置好的丙烯酸中和溶液、過硫酸鉀溶液、丙烯酰胺和交聯(lián)劑混合液，于65°C下水浴加熱聚合反應(yīng)，直至體系呈膠狀時停止攪拌， 取出凝膠，用乙醇洗滌，用循環(huán)水式真空泵抽濾，將產(chǎn)物于60°C的真空干燥箱中烘干，粉碎， 即可得到高吸水性樹脂，測得其吸蒸餾水倍率達(dá)到579g/g，吸鹽水倍率達(dá)到83g/g。如圖1所示，為入侵植物原材料接枝前后的紅外光譜對比圖。a線為未反應(yīng)纖維的紅外光譜曲線，b線為反應(yīng)生成的吸水樹脂的紅外光譜曲線。從圖中可看出，在2925CHT1處出現(xiàn)的C-H伸縮振動、在1648CHT1處出現(xiàn)的C=H伸縮振動、1507 cnT1處出現(xiàn)的C=C骨架振動以及在1379 cm—1和668 cm—1為面外彎曲等處峰位前后均沒有變化，而在b線中的1172 cm-1處出現(xiàn)了飽和酯C-C(=0)-0譜帶，說明加拿大一枝黃花與丙烯酸發(fā)生了酯化反應(yīng)。在 1049 cnT1處出現(xiàn)了醚R-O伸縮，說明加拿大一枝黃花的O-H鍵已經(jīng)斷裂，產(chǎn)生了醚鍵，說明了接枝反應(yīng)的發(fā)生。實(shí)施例2
將加拿大一枝黃花植物秸稈粉碎至3 4mm，烘干，加入質(zhì)量百分比濃度為11%的氫氧化鈉溶液于130°C下油浴蒸煮30分鐘，將其用水洗至pH=7，放入真空干燥箱中90°C下烘干。 然后結(jié)合1. 5mol/L的硝酸在120°C下處理20分鐘，得到的堿纖維素用水洗至pH=7，烘干， 待用。溶液配制分別為取16. 5ml丙烯酸溶于12ml蒸餾水中，用25%的氫氧化鈉中和至 pH=7 ；將0. Ig過硫酸鉀溶于6. 4ml蒸餾水中；將2g丙烯酰胺溶于22ml蒸餾水中；將0. 06g 交聯(lián)劑N，N-亞甲基雙丙烯酰胺溶于6. 4ml蒸餾水中；再將配制好的交聯(lián)劑溶液加入丙烯酰胺當(dāng)中，攪拌均勻。取2g堿纖維素于反應(yīng)容器中，依次加入配置好的丙烯酸中和溶液、過硫酸鉀溶液、丙烯酰胺和交聯(lián)劑混合液，于85°C下水浴加熱聚合反應(yīng)，直至體系呈膠狀時停止攪拌， 取出凝膠，用乙醇洗滌，用循環(huán)水式真空泵抽濾，將產(chǎn)物于60°C的真空干燥箱中烘干，粉碎， 即可得到高吸水性樹脂，測得其吸蒸餾水倍率達(dá)到494g/g，吸鹽水倍率達(dá)到74g/g。實(shí)施例3
將加拿大一枝黃花植物秸稈粉碎至3 4mm，烘干，加入質(zhì)量百分比濃度為3%的氫氧化鈉溶液于150°C下油浴蒸煮30分鐘，將其用水洗至pH=7，放入真空干燥箱中60°C下烘干。 然后結(jié)合lmol/L的硝酸在100°C下處理30分鐘，得到的堿纖維素用水洗至pH=7，烘干，待用。溶液配制分別為取30ml丙烯酸溶于12ml蒸餾水中，用25%的氫氧化鈉中和至 pH=8 ；將0. 96g過硫酸鉀溶于6. 4ml蒸餾水中；將24g丙烯酰胺溶于22ml蒸餾水中；將 0. OOSg交聯(lián)劑N，N-亞甲基雙丙烯酰胺溶于6. 4ml蒸餾水中；再將配制好的交聯(lián)劑溶液加入丙烯酰胺當(dāng)中，攪拌均勻。取2g堿纖維素于反應(yīng)容器中，依次加入配置好的丙烯酸中和溶液、過硫酸鉀溶液、丙烯酰胺和交聯(lián)劑混合液，于95°C下水浴加熱聚合反應(yīng)，直至體系呈膠狀時停止攪拌， 取出凝膠，用乙醇洗滌，用循環(huán)水式真空泵抽濾，將產(chǎn)物于60°C的真空干燥箱中烘干，粉碎， 即可得到高吸水性樹脂，測得其吸蒸餾水水倍率達(dá)到473g/g，吸鹽水倍率達(dá)到77g/g。
權(quán)利要求
1.一種利用入侵植物合成高吸水性樹脂的方法，其特征在于，具體步驟為第一步將入侵植物秸稈粉碎，將其加入到堿溶液中，加熱處理，水洗，烘干，再將其加入到酸溶液中，加熱處理，水洗，烘干，用粉碎機(jī)進(jìn)一步粉碎得到纖維素；第二步分別配制丙烯酸溶液、引發(fā)劑溶液、丙烯酰胺溶液和交聯(lián)劑溶液，調(diào)節(jié)丙烯酸溶液的PH值至6 8，將交聯(lián)劑溶液加入到丙烯酰胺溶液中得到丙烯酰胺和交聯(lián)劑的混合溶液；第三步向第一步所得的纖維素中依次加入第二步所得的丙烯酸溶液、引發(fā)劑溶液以及丙烯酰胺和交聯(lián)劑的混合溶液，攪拌均勻，水浴加熱升溫至65、5°C，聚合反應(yīng)，直至體系呈膠狀時停止攪拌，取出所得的凝膠，用乙醇或丙酮洗滌，抽濾，真空干燥，即得到高吸水性樹脂。
2.如權(quán)利要求1所述的利用入侵植物合成高吸水性樹脂的方法，其特征在于，所述第一步中的入侵植物為菊科一枝黃花屬植物一枝黃花。
3.如權(quán)利要求1所述的利用入侵植物合成高吸水性樹脂的方法，其特征在于，所述第一步中入侵植物粉碎后的長度為廣5mm。
4.如權(quán)利要求1所述的利用入侵植物合成高吸水性樹脂的方法，其特征在于，所述第一步中的堿溶液為質(zhì)量百分比濃度為39Γ15%的氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液，加熱的溫度為 13(Tl7(TC，處理時間為5-30分鐘，烘干溫度控制在5(T90°C。
5.如權(quán)利要求1所述的利用入侵植物合成高吸水性樹脂的方法，其特征在于，所述第一步中的酸溶液為0. 5 1. 5mol/L硝酸溶液，加熱的溫度為8(Tl2(TC，處理時間為20-40分鐘。
6.如權(quán)利要求1所述的利用入侵植物合成高吸水性樹脂的方法，其特征在于，所述第二步中的引發(fā)劑為過硫酸鉀或過硫酸銨。
7.如權(quán)利要求1所述的利用入侵植物合成高吸水性樹脂的方法，其特征在于，所述第二步中的引發(fā)劑與第一步所得的纖維素的重量比為0. 002、. 5:1。
8.如權(quán)利要求1所述的利用入侵植物合成高吸水性樹脂的方法，其特征在于，所述第二步中的交聯(lián)劑為N，N-亞甲基雙丙烯酰胺，其與第一步所得的纖維素的重量比為 0. ΟΟΓΟ. 03 :1ο
9.如權(quán)利要求1所述的利用入侵植物合成高吸水性樹脂的方法，其特征在于，所述的第二步中的丙烯酰胺與第一步所得的纖維素的重量比為廣12 :1。
10.如權(quán)利要求1所述的利用入侵植物合成高吸水性樹脂的方法，其特征在于，所述第二步中的丙烯酸與第一步所得的纖維素的比例為2 15ml :lg。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種利用入侵植物合成高吸水性樹脂的方法，其特征在于，具體步驟為將入侵植物秸稈粉碎，將其加入到堿溶液中，加熱處理，水洗，烘干，再將其加入到酸溶液中，加熱處理，水洗，烘干，用粉碎機(jī)進(jìn)一步粉碎得到纖維素；向所得的纖維素中依次加入丙烯酸溶液、引發(fā)劑溶液以及丙烯酰胺和交聯(lián)劑的混合溶液，攪拌均勻，水浴加熱升溫至65~95℃，聚合反應(yīng)，直至體系呈膠狀時停止攪拌，取出所得的凝膠，用乙醇或丙酮洗滌，抽濾，真空干燥，即得到高吸水性樹脂。本發(fā)明將入侵植物作為植物原料，不僅能降低生產(chǎn)成本，而且能保護(hù)環(huán)境。
文檔編號C08F251/02GK102344532SQ20111020524
公開日2012年2月8日 申請日期2011年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月21日
發(fā)明者曾鈺, 楊再福 申請人:東華大學(xué)