專利名稱：一種抗鹽性陽離子型高吸水樹脂及其制備方法與應用的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種抗鹽性陽離子型高吸水樹脂及其制備方法與應用。
背景技術：
高吸水樹脂(Superabsorbent Polymers,簡稱“SAP”),俗稱保水劑,指吸水能力特別強的高分子物質(zhì)。高吸水樹脂能迅速吸收比自身重數(shù)百倍甚至上千倍的去離子水、數(shù)十倍至近百倍的含鹽水分。高吸水樹脂具有優(yōu)異的吸水性能、保水性能和反復吸水性能，因此在農(nóng)林領域被廣泛應用于促進植物根系發(fā)育、提高移苗成活率、保水保肥、增產(chǎn)增收、防風固沙等方面。另外由于高吸水樹脂具有一定吸收鹽水的能力，因此也被廣泛應用于醫(yī)療衛(wèi)生領域。目前實際應用中使用最為廣泛、產(chǎn)量最大的是聚丙烯酸(鹽)類高吸水樹脂，主要 分為合成類和接枝類。合成類是通過丙烯酸(鹽)與其它單體如丙烯酰胺等實現(xiàn)共聚而制備的高吸水樹脂，這類高吸水樹脂在較佳的工藝條件下可以得到具有高凝膠強度、強保水能力、高吸水率和強抗鹽能力的產(chǎn)品。接枝類是通過丙烯酸(鹽)與淀粉等天然高分子材料進行交聯(lián)共聚反應，制備得到的高吸水樹脂，其吸水性能較差，但成本較低。聚丙烯酸(鹽)類高吸水樹脂結構中起到吸水作用的基團主要是陰離子基團(這類高吸水樹脂被稱為陰離子型高吸水樹脂)，例如羧酸根-C00—。在陰離子型高吸水樹脂吸水的過程中，陰離子基團逐漸離解出來，由于其被固定在陰離子型高吸水樹脂的三維網(wǎng)絡骨架中，因此會相互排斥，從而使得陰離子型高吸水樹脂膨脹并進一步吸水，最后達到平衡。但是，高吸水樹脂的實際應用環(huán)境中經(jīng)常會遇到鹽離子，尤其是含有高價金屬離子的鹽水環(huán)境，如灌溉用的井水、土壤中植物分泌的根系分泌物。這些鹽水環(huán)境中含有的金屬離子尤其是高價金屬離子，如Ca2+、Mg2+等，及其容易與陰離子型高吸水樹脂中的陰離子基團發(fā)生螯合作用，使其發(fā)生二次交聯(lián)、網(wǎng)絡結構緊縮甚至崩解，從而降低甚至喪失其抗鹽性能和反復吸水性能，限制了高吸水樹脂在實際應用中的推廣。目前有很多的研究通過向聚丙烯酸(鹽)高吸水樹脂體系中引入具有明顯抗鹽離子能力的非離子單體、陰離子單體、陽離子單體和兩性離子單體以提高其抗鹽性和抗高價金屬離子能力，但是通過這種方法所制備的高吸水樹脂仍然保持著聚丙烯酸(鹽)類高吸水樹脂的陰離子骨架，無法避免其與環(huán)境中的高價金屬離子絡合而造成的網(wǎng)絡結構緊縮和吸水性能的降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對陰離子型高吸水樹脂在實際應用中存在的問題，提供了一種新型抗鹽性陽離子型高吸水樹脂及其制備方法。本發(fā)明所提供的抗鹽性陽離子型高吸水樹脂的結構通式如式I所示
權利要求
1.結構通式如式I所示的陽離子型吸水樹脂
2.根據(jù)權利要求I所述的陽離子型吸水樹脂，其特征在于所述陽離子型吸水樹脂具有三維網(wǎng)絡骨架結構。
3.根據(jù)權利要求I或2所述的陽離子型吸水樹脂，其特征在于所述陽離子型吸水樹脂按照權利要求4-9中任一項所述方法進行制備。
4.制備權利要求I或2所述的陽離子型吸水樹脂的方法，包括下述步驟在惰性氣體保護下，以丙烯酰胺單體、季銨鹽類陽離子單體、叔胺類陽離子單體為原料，在引發(fā)劑和交聯(lián)劑的作用下進行交聯(lián)聚合反應，得到所述陽離子型吸水樹脂。
5.根據(jù)權利要求4所述的方法，其特征在于所述季銨鹽類陽離子單體，其結構通式如式II所示
6.根據(jù)權利要求4或5所述的方法，其特征在于所述交聯(lián)劑具有能夠使單體交聯(lián)成為較為緊密的三維網(wǎng)絡結構的陽離子型高吸水樹脂的功能；所述交聯(lián)劑具體為N，N-亞甲基雙丙烯酰胺；所述引發(fā)劑為過硫酸鉀或過硫酸銨。
7.根據(jù)權利要求4-6中任一項所述的方法，其特征在于所述丙烯酰胺單體、叔胺類陽離子單體、季銨鹽類陽離子單體的質(zhì)量比依次為(2. 25-4. 25) (2.25-2.55)(3. 50-5. 20)。
8.根據(jù)權利要求4-7中任一項所述的方法，其特征在于所述交聯(lián)劑的加入量為三種單體總質(zhì)量的0. 005-0. 08% ;所述引發(fā)劑的加入量為三種單體總質(zhì)量的0. 5-4. 5%。
9.根據(jù)權利要求4-8中任一項所述的方法，其特征在于所述交聯(lián)聚合反應的反應溫度為30-95°C，反應時間為0. 5-3. Oh ;所述交聯(lián)聚合反應的反應溶劑為水。
10.權利要求1-3中任一項所述的陽離子型吸水樹脂在農(nóng)林領域中的應用或在醫(yī)療衛(wèi)生領域中的應用。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種陽離子型高吸水樹脂及其制備方法。該高吸水樹脂通過引入丙烯酰胺、叔胺類陽離子單體和季銨鹽類陽離子單體，形成了主要含有陽離子基團的三維網(wǎng)絡骨架。制備方法如下將丙烯酰胺、叔胺類單體、季銨鹽類單體、去離子水、交聯(lián)劑、引發(fā)劑溶液按一定比例加入反應器中，通入氮氣保護，并開啟攪拌，加熱升溫至30-95℃，使聚合反應進行0.5-3.0h，即得。這種陽離子型高吸水樹脂具有較好的吸水性能、抗鹽性能、凝膠強度和重復吸水性能，最重要的是它有效克服了陰離子型高吸水樹脂在含有高價金屬離子的鹽水環(huán)境中容易縮水的缺陷，適合于農(nóng)業(yè)中廣泛的推廣與發(fā)展，也可用于醫(yī)療衛(wèi)生領域中對尿液、血液等鹽溶液進行吸附。
文檔編號C08F220/56GK102702425SQ20121016069
公開日2012年10月3日 申請日期2012年5月22日 優(yōu)先權日2012年5月22日
發(fā)明者申鋒, 胡樹文, 郭雙喜 申請人:中國農(nóng)業(yè)大學