專(zhuān)利名稱(chēng)：具有優(yōu)良耐鹽性的新型互穿網(wǎng)絡(luò)高吸水樹(shù)脂的合成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高吸水樹(shù)脂的合成方法，通過(guò)互穿網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可將不相容或部分相容的聚合物合并在一起，并且可控制各組分，使它們物理化學(xué)性能中良好的性能發(fā)揮出來(lái)，較大幅度的提聞聞吸水樹(shù)脂吸收鹽水的能力。
背景技術(shù)：
高吸水性樹(shù)脂(SAP)就是近年來(lái)得到迅速發(fā)展的一類(lèi)新型的功能高分子材料，它具有從周?chē)h(huán)境中吸收大量水分的能力和良好的保水性能，而本身不溶解。但是通過(guò)一般的合成方法制得的高吸水樹(shù)脂往往耐鹽性太差。良好的耐鹽性是高吸水樹(shù)脂所必須具有的性能。沒(méi)有良好的吸鹽水能力，即使吸蒸餾水量很大，也無(wú)法在很多場(chǎng)所的實(shí)際應(yīng)用中發(fā)揮作用。高吸水樹(shù)脂的組成和結(jié)構(gòu)對(duì)其性能有很大影響，單一網(wǎng)絡(luò)的樹(shù)脂受單體結(jié)構(gòu)的局 限，性能較差。若使2種或3種高吸水樹(shù)脂網(wǎng)絡(luò)盡可能均勻地混合并互相穿插，可以獲得性能互補(bǔ)的高性能互穿網(wǎng)絡(luò)高吸水樹(shù)脂?；ゴ┚W(wǎng)絡(luò)技術(shù)是近年來(lái)新興的合成技術(shù)，利用該法可將不相容或部分相容的聚合物合并在一起，并且可控制各組分，使它們物理化學(xué)性能中良好的性能發(fā)揮出來(lái)，較大幅度的提高樹(shù)脂吸收鹽水的能力?；ゴ┚酆衔锞W(wǎng)絡(luò)(interpenetratingpolymernetworks,簡(jiǎn)稱(chēng)IPN)是由兩種或兩種以上聚合物通過(guò)網(wǎng)絡(luò)的互相貫穿纏繞而形成的一類(lèi)獨(dú)特的聚合物共混物或聚合物合金。有關(guān)IPN的報(bào)道最早是1914年Aylsworth的一篇專(zhuān)利。“IPN”技術(shù)一詞是1960年Millar首先提出的。1969年sperling和Frisch分別發(fā)表了有關(guān)IPN研究論文之后，IPN作為一個(gè)新的研究領(lǐng)域受到科學(xué)家們的注意。七十年代IPN的應(yīng)用基礎(chǔ)理論研究得到了迅速發(fā)展。IPN特有的強(qiáng)迫互容作用能使兩種性能差異很大或具有不同功能的聚合物形成穩(wěn)定的結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)組分之間性能的互補(bǔ)；同時(shí)IPN的特殊細(xì)胞狀結(jié)構(gòu)、界面互穿、雙相連續(xù)等結(jié)構(gòu)形態(tài)特征，又使得它們?cè)谛阅芑蚬δ苌袭a(chǎn)生特殊的協(xié)同作用，因此IPN在功能材料領(lǐng)域的應(yīng)用具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。目前關(guān)于IPN功能材料的報(bào)道正在迅速增長(zhǎng)，出現(xiàn)了不少商品化的IPN功能高分子材料，且相關(guān)的新的產(chǎn)品和應(yīng)用領(lǐng)域還在不斷發(fā)展之中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于尋找能夠在溫和條件下一種新型互穿網(wǎng)絡(luò)高吸水樹(shù)脂的合成方法，從而提高高吸水樹(shù)脂的吸水倍率和耐鹽性等，并有利于高吸水樹(shù)脂耐鹽性和結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系研究的進(jìn)一步進(jìn)行。本發(fā)明實(shí)施例是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種新型互穿網(wǎng)絡(luò)高吸水樹(shù)脂的合成方法，其特征在于，該合成方法利用互穿網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將淀粉與丙烯酸發(fā)生接枝共聚形成接枝聚合物的同時(shí)，SPS穿插在淀粉-丙烯酸接枝共聚物(SA)的交聯(lián)聚合網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，形成互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步，所述合成方法的工藝條件為以丙烯酸用量為基數(shù)，各物質(zhì)的用量為淀粉3. 3%, SPS 8. 0%，交聯(lián)劑O. 067%，引發(fā)劑O. 27% ’反應(yīng)溫度70 V ;丙烯酸中和度90%.進(jìn)一步，所述工藝條件此條件下制得SA-IP-SPS的吸水倍率和吸鹽水倍率分別達(dá)到 1884. 27g/g和 168. 69g/g。進(jìn)一步，所述合成方法包括的聚乙烯醇磺化的的方法是首先，稱(chēng)取4. Og聚乙烯醇(PVA)，置于三口燒瓶中，用量筒量取IOOmL 二甲基亞砜(DMSO)，倒入盛有PVA的燒瓶中，將燒瓶置于50°C水浴中加熱攪拌，直至PVA完全溶解，得PVA-DMSO 溶液；將PVA-DMSO溶液置于5°C冰水浴中，攪拌，冷卻至10°C ;然后，按照98%濃硫酸與PVA的質(zhì)量比為1.8-2 I的比例將濃硫酸緩慢滴加到PVA-DMSO溶液中，滴加速度控制在 5-8分鐘滴加完畢后，繼續(xù)在冰水浴中反應(yīng)2-2. 5小時(shí)，反應(yīng)液溫度控制在5-10°C ；反應(yīng)完畢，將上述反應(yīng)液移入1000ml燒杯中，燒杯置于5°C冰水浴中；將一定量的無(wú)水丙酮傾入燒杯中，有白色沉淀析出，取出沉淀物，反復(fù)用無(wú)水甲醇洗滌，然后置于布氏漏斗內(nèi)真空抽濾，得到白色固體。將白色固體產(chǎn)物溶于去離子水中，以7. 5mol/L NaOH溶液中和至pH = 7-8，中和要在冰水浴中進(jìn)行，中和完后，傾入無(wú)水甲醇中，有白色沉淀析出，真空抽慮，之后用甲醇水溶液洗滌白色沉淀，再抽慮，如此反復(fù)三次，最后將白色固體產(chǎn)物于50°C真空干燥48小時(shí)，即制得聚乙烯醇硫酸鈉。進(jìn)一步，所述合成方法包括的互穿網(wǎng)絡(luò)高吸水樹(shù)脂的合成方法是利用7. 5mol/L的氫氧化鈉溶液中和丙烯酸至中性或弱酸性；按水淀粉=10 I的比例將淀粉，水加入到裝有攪拌器、冷凝管及溫度計(jì)的燒瓶中，于80-85°C下恒溫水浴糊化30mins，按一定的比例準(zhǔn)確稱(chēng)取一定重量的交聯(lián)劑、中和后的丙烯酸、SPS于燒杯中，加入一定體積的蒸餾水，攪拌混合均勻；淀粉糊化完成后，將體系恒溫在指定溫度下，加入一定體積的過(guò)硫Ife按溶液，攬祥待恒溫后，在N2保護(hù)下，30分鐘內(nèi)將單體、交聯(lián)劑混合液緩慢滴入；滴完后，攪拌至反應(yīng)完成為止。用蒸餾水對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行浸泡、洗滌，將凝膠狀產(chǎn)物取出，剪成小塊，放入盛有80%甲醇水溶液的燒杯中，蓋上一個(gè)小蓋子，靜止6h去除水溶性小分子，然后用乙醇洗去甲醇，將脫水產(chǎn)物放置于真空干燥箱內(nèi)于100°C下干燥18h，然后研磨粉碎，得到高吸水樹(shù)脂產(chǎn)品。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明所用的原料淀粉、部分中和的丙烯酸、聚乙烯醇硫酸鈉，都是易得或易制備的，成本較低，而所合成的高吸水樹(shù)脂性能優(yōu)良，具有優(yōu)良吸水能力和耐鹽性，其吸鹽水能力比常規(guī)報(bào)道的高吸水樹(shù)脂提高了 30-40%。另一方面，所合成產(chǎn)品容易降解，屬于環(huán)境友好型材料。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖
及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。本發(fā)明提出用淀粉、部分中和的丙烯酸和聚乙烯醇硫酸鈉為原料，制備了新型互穿網(wǎng)絡(luò)高吸水樹(shù)脂，提高了高吸水樹(shù)脂的吸水倍率和耐鹽性，并且具有優(yōu)良的保水性能。
本發(fā)明利用濃硫酸磺化聚乙烯醇得到聚乙烯醇硫酸鈉，測(cè)得其酯化度為74% -76%。本發(fā)明利用單因素實(shí)驗(yàn)法和正交實(shí)驗(yàn)法，討論了工藝條件對(duì)產(chǎn)物性能的影響，得到了最佳的工藝條件，包括淀粉用量、反應(yīng)溫度、丙烯酸中和度、交聯(lián)劑用量、引發(fā)劑用量和SPS用量。本發(fā)明所涉及聚乙烯醇磺化的的方法是首先，稱(chēng)取4. Og聚乙烯醇(PVA)，置于三口燒瓶中，用量筒量取IOOmL 二甲基亞砜(DMSO)，倒入盛有PVA的燒瓶中，將燒瓶置于50°C水浴中加熱攪拌，直至PVA完全溶解，得PVA-DMSO溶液。將PVA-DMSO溶液置于5°C冰水浴中，攪拌，冷卻至10°C ;然后，按照98%濃硫酸與PVA的質(zhì)量比為I. 8-2 I的比例將濃硫酸緩慢滴加到PVA-DMSO溶液中，滴加速度控制在5-8分鐘滴加完畢后，繼續(xù)在冰水浴中反應(yīng)2-2. 5小時(shí)，反應(yīng)液溫度控制在5-10°C。反應(yīng)完畢，將上述反應(yīng)液移入IOOOml燒杯中，燒杯置于5°C冰水浴中。將一定量的 無(wú)水丙酮傾入燒杯中，有白色沉淀析出，取出沉淀物，反復(fù)用無(wú)水甲醇洗滌，然后置于布氏漏斗內(nèi)真空抽濾，得到白色固體。將白色固體產(chǎn)物溶于去離子水中，以7. 5mol/L NaOH溶液中和至pH = 7-8，中和要在冰水浴中進(jìn)行，中和完后，傾入無(wú)水甲醇中，有白色沉淀析出，真空抽慮，之后用甲醇水溶液洗滌白色沉淀，再抽慮，如此反復(fù)三次，最后將白色固體產(chǎn)物于50°C真空干燥48小時(shí)，即制得聚乙烯醇硫酸鈉本發(fā)明所涉及互穿網(wǎng)絡(luò)高吸水樹(shù)脂的合成方法是利用7. 5mo 1/L的氫氧化鈉溶液中和丙烯酸至中性或弱酸性。按水淀粉=10 I的比例將淀粉，水加入到裝有攪拌器、冷凝管及溫度計(jì)的燒瓶中，于80-85°C下恒溫水浴糊化30mins，按一定的比例準(zhǔn)確稱(chēng)取一定重量的交聯(lián)劑、中和后的丙烯酸、SPS于燒杯中，加入一定體積的蒸餾水，攪拌混合均勻。淀粉糊化完成后，將體系恒溫在指定溫度下，加入一定體積的過(guò)硫酸銨溶液，攪拌待恒溫后，在N2保護(hù)下，30分鐘內(nèi)將單體、交聯(lián)劑混合液緩慢滴入。滴完后，攪拌至反應(yīng)完成為止。用蒸餾水對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行浸泡、洗滌，將凝膠狀產(chǎn)物取出，剪成小塊，放入盛有80 %甲醇水溶液的燒杯中，蓋上一個(gè)小蓋子，靜止6h去除水溶性小分子，然后用乙醇洗去甲醇，將脫水產(chǎn)物放置于真空干燥箱內(nèi)于100°C下干燥18h，然后研磨粉碎，得到高吸水樹(shù)脂產(chǎn)品。以下結(jié)合具體的實(shí)施方法對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。I、聚乙烯醇磺化的方法如下稱(chēng)取4.0g聚乙烯醇(PVA)，置于三口燒瓶中，用量筒量取IOOmL 二甲基亞砜(DMSO)，倒入盛有PVA的燒瓶中，將燒瓶置于50°C水浴中加熱攪拌，直至PVA完全溶解，得PVA-DMSO溶液。將PVA-DMSO溶液置于5°C冰水浴中，攪拌，冷卻至10°C;然后，按照98%濃硫酸與PVA的質(zhì)量比為I. 8-2 I的比例將濃硫酸緩慢滴加到PVA-DMSO溶液中，滴加速度控制在5-8分鐘滴加完畢后，繼續(xù)在冰水浴中反應(yīng)2-2. 5小時(shí)，反應(yīng)液溫度控制在5-10°C。反應(yīng)完畢，將上述反應(yīng)液移入IOOOml燒杯中，燒杯置于5°C冰水浴中。將一定量的無(wú)水丙酮傾入燒杯中，有白色沉淀析出，取出沉淀物，反復(fù)用無(wú)水甲醇洗滌，然后置于布氏漏斗內(nèi)真空抽濾，得到白色固體。將白色固體產(chǎn)物溶于去離子水中，以7. 5mol/L NaOH溶液中和至pH = 7-8，中和要在冰水浴中進(jìn)行，中和完后，傾入無(wú)水甲醇中，有白色沉淀析出，真空抽慮，之后用甲醇水溶液洗滌白色沉淀，再抽慮，如此反復(fù)三次，最后將白色固體產(chǎn)物于50°C真空干燥48小時(shí)，即制得聚乙烯醇硫酸鈉，備用。
2、互穿網(wǎng)絡(luò)高吸水樹(shù)脂的合成方法為利用7. 5mol/L的氫氧化鈉溶液中和丙烯酸至中性或弱酸性。按水淀粉=10 I的比例將淀粉，水加入到裝有攪拌器、冷凝管及溫度計(jì)的燒瓶中，于80-85°C下恒溫水浴糊化30mins，按一定的比例準(zhǔn)確 稱(chēng)取一定重量的交聯(lián)劑、中和后的丙烯酸、SPS于燒杯中，力口入一定體積的蒸餾水，攪拌混合均勻。淀粉糊化完成后，將體系恒溫在指定溫度下，加入一定體積的過(guò)硫酸銨溶液，攪拌待恒溫后，在N2保護(hù)下，30分鐘內(nèi)將單體、交聯(lián)劑混合液緩慢滴入。滴完后，攪拌至反應(yīng)完成為止。用蒸餾水對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行浸泡、洗滌，將凝膠狀產(chǎn)物取出，剪成小塊，放入盛有80%甲醇水溶液的燒杯中，蓋上一個(gè)小蓋子，靜止6h去除水溶性小分子，然后用乙醇洗去甲醇，將脫水產(chǎn)物放置于真空干燥箱內(nèi)于100°C下干燥18h，然后研磨粉碎，得到高吸水樹(shù)脂產(chǎn)品。本實(shí)施方法所需的工藝條件如下各物質(zhì)的用量(以丙烯酸用量為基數(shù))，淀粉3.3%，SPS 8.0%，交聯(lián)劑O. 067%，引發(fā)劑O. 27% ;反應(yīng)溫度70°C ;丙烯酸中和度90%。3 結(jié)果制備了新型互穿網(wǎng)絡(luò)高吸水樹(shù)脂，提高了高吸水樹(shù)脂的吸水倍率和耐鹽性，產(chǎn)物的吸水倍率和吸鹽水倍率分別達(dá)到1884. 27g/g和168. 69g/g，其吸鹽水能力比常規(guī)報(bào)道的聞吸水樹(shù)脂提聞了 30-40%,并且具有優(yōu)良的保水性能。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)
權(quán)利要求
1.一種新型互穿網(wǎng)絡(luò)高吸水樹(shù)脂的合成方法，其特征在于，該合成方法利用互穿網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將淀粉與丙烯酸發(fā)生接枝共聚形成接枝聚合物的同時(shí)，SPS穿插在淀粉-丙烯酸接枝共聚物(SA)的交聯(lián)聚合網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，形成互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求I所述的合成方法，其特征在于，所述合成方法的工藝條件為以丙烯酸用量為基數(shù)，各物質(zhì)的用量為淀粉3.3%，SPS 8.0%，交聯(lián)劑O. 067%，引發(fā)劑O. 27% ;反應(yīng)溫度70°C ;丙烯酸中和度90%。
3.如權(quán)利要求2所述的合成方法，其特征在于，所述工藝條件此條件下制得SA-IP-SPS的吸水倍率和吸鹽水倍率分別達(dá)到1884. 27g/g和168. 69g/g。
4.如權(quán)利要求I所述的合成方法，其特征在于，所述合成方法包括的聚乙烯醇磺化的的方法是 首先，稱(chēng)取4. Og聚乙烯醇(PVA)，置于三口燒瓶中，用量筒量取IOOmL 二甲基亞砜(DMSO)，倒入盛有PVA的燒瓶中，將燒瓶置于50°C水浴中加熱攪拌，直至PVA完全溶解，得PVA-DMSO 溶液； 將PVA-DMSO溶液置于5°C冰水浴中，攪拌，冷卻至10°C ;然后，按照98%濃硫酸與PVA的質(zhì)量比為1.8-2 I的比例將濃硫酸緩慢滴加到PVA-DMSO溶液中，滴加速度控制在5-8分鐘滴加完畢后，繼續(xù)在冰水浴中反應(yīng)2-2. 5小時(shí)，反應(yīng)液溫度控制在5-10°C ； 反應(yīng)完畢，將上述反應(yīng)液移入IOOOml燒杯中，燒杯置于5°C冰水浴中；將一定量的無(wú)水丙酮傾入燒杯中，有白色沉淀析出，取出沉淀物，反復(fù)用無(wú)水甲醇洗滌，然后置于布氏漏斗內(nèi)真空抽濾，得到白色固體。將白色固體產(chǎn)物溶于去離子水中，以7. 5mol/L NaOH溶液中和至pH = 7-8，中和要在冰水浴中進(jìn)行，中和完后，傾入無(wú)水甲醇中，有白色沉淀析出，真空抽慮，之后用甲醇水溶液洗滌白色沉淀，再抽慮，如此反復(fù)三次，最后將白色固體產(chǎn)物于50 V真空干燥48小時(shí)，即制得聚乙烯醇硫酸鈉。
5.如權(quán)利要求I所述的合成方法，其特征在于，所述合成方法包括的互穿網(wǎng)絡(luò)高吸水樹(shù)脂的合成方法是 利用7. 5mol/L的氫氧化鈉溶液中和丙烯酸至中性或弱酸性； 按水淀粉=10 I的比例將淀粉，水加入到裝有攪拌器、冷凝管及溫度計(jì)的燒瓶中，于80-85°C下恒溫水浴糊化30mins，按一定的比例準(zhǔn)確稱(chēng)取一定重量的交聯(lián)劑、中和后的丙烯酸、SPS于燒杯中，加入一定體積的蒸餾水，攪拌混合均勻； 淀粉糊化完成后，將體系恒溫在指定溫度下，加入一定體積的過(guò)硫Ife按溶液，攬祥待恒溫后，在N2保護(hù)下，30分鐘內(nèi)將單體、交聯(lián)劑混合液緩慢滴入； 滴完后，攪拌至反應(yīng)完成為止。用蒸餾水對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行浸泡、洗滌，將凝膠狀產(chǎn)物取出，剪成小塊，放入盛有80%甲醇水溶液的燒杯中，蓋上一個(gè)小蓋子，靜止6h去除水溶性小分子，然后用乙醇洗去甲醇，將脫水產(chǎn)物放置于真空干燥箱內(nèi)于100°C下干燥18h，然后研磨粉碎，得到高吸水樹(shù)脂產(chǎn)品。
全文摘要
本發(fā)明一種新型互穿網(wǎng)絡(luò)高吸水樹(shù)脂的合成方法，該合成方法利用互穿網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將淀粉與丙烯酸發(fā)生接枝共聚形成接枝聚合物的同時(shí)，SPS穿插在淀粉-丙烯酸接枝共聚物(SA)的交聯(lián)聚合網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，形成互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。本發(fā)明所用的原料淀粉、部分中和的丙烯酸、聚乙烯醇硫酸鈉，都是易得或易制備的，成本較低，而所合成的高吸水樹(shù)脂性能優(yōu)良，具有優(yōu)良吸水能力和耐鹽性，其吸鹽水能力比常規(guī)報(bào)道的高吸水樹(shù)脂提高了30-40％。另一方面，所合成產(chǎn)品容易降解，屬于環(huán)境友好型材料。
文檔編號(hào)C08L51/02GK102827381SQ201210327099
公開(kāi)日2012年12月19日 申請(qǐng)日期2012年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月6日
發(fā)明者蔡會(huì)武, 閆蘭英, 申麗華, 陳創(chuàng)前, 李錦 , 章結(jié)兵 申請(qǐng)人:西安科技大學(xué)