一種復(fù)合高性能吸水性樹脂的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種復(fù)合高性能吸水性樹脂的制備方法，包括將淀粉加入硫酸溶液中攪拌、離心過濾得淀粉納米晶須沉淀物；在淀粉納米晶須沉淀物中依次加入丙烯酸、丙烯酰胺，再同時滴加N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺溶液和過硫酸銨溶液，在氮氣保護(hù)反應(yīng)得復(fù)合高性能吸水性樹脂。本發(fā)明采用淀粉納米晶須與丙烯酸/丙烯酰胺單體在交聯(lián)劑與引發(fā)劑存在的情況下反應(yīng)制備高性能吸水性樹脂材料，由于其內(nèi)部的淀粉納米晶須的發(fā)達(dá)的三維交聯(lián)空間結(jié)構(gòu)，及其其本身表面存在大量親水性基團(tuán)，使得材料較普通吸水樹脂材料，具有更佳的吸水性能。其吸水效果好、成本低且具環(huán)保安全。
【專利說明】一種復(fù)合高性能吸水性樹脂的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于一種納米改性高分子樹脂【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種復(fù)合高性能吸水性樹脂制備方法
【背景技術(shù)】
[0002]高分子吸水性樹脂是具有許多親水基團(tuán)的低交聯(lián)度或部分結(jié)晶的高分子聚合物，其可以吸收自身重量幾百倍的水、甚至上千倍的水，并具有很強(qiáng)的保水能力，故其在農(nóng)業(yè)保水材料、廢水處理、醫(yī)療領(lǐng)域及生理衛(wèi)生材料有巨大的市場需求。目前高性能的吸水性樹脂主要由無機(jī)材料改性高分子樹脂制得，如殼聚糖/聚丙烯酸復(fù)合吸水材料、氧化石墨烯與丙烯酸復(fù)合吸水材料及二氧化硅、二氧化鈦納米復(fù)合高分子吸水樹脂，其中殼聚糖/聚丙烯酸復(fù)合吸水材料、氧化石墨烯與丙烯酸復(fù)合吸水材料吸水性較低，且成本較高；二氧化硅、二氧化鈦納米復(fù)合高分子吸水樹脂雖然具有較好吸水性，但是此類材料存在金屬物質(zhì)殘留，用于醫(yī)療領(lǐng)域、生理衛(wèi)生材料時會存在潛在的安全隱患，并在其他領(lǐng)域使用時也存在金屬污染等缺點。
[0003]
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種復(fù)合高性能吸水性樹脂制備方法，提供一種吸水效果好、成本低且具環(huán)保安全的吸水性樹脂。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
一種復(fù)合高性能吸水性樹脂的制備方法，包括以下步驟:
(1)將淀粉加入硫酸溶液中攪拌3-5小時，再離心過濾得淀粉納米晶須沉淀物；
(2)向(I)中淀粉納米晶須沉淀物加入丙烯酸進(jìn)行攪拌，然后加入堿溶液對其進(jìn)行中
和；
(3)待(3)中溶液冷卻后，加入丙烯酰胺并攪拌均勻；
(4)同時滴加N，N’ -亞甲基雙丙烯酰胺溶液和過硫酸銨溶液，在氮氣保護(hù)、50-80°C下進(jìn)行反應(yīng)3-5小時；
(5)對(4)中反應(yīng)物進(jìn)行干燥后即得復(fù)合高性能吸水性樹脂。
[0006]進(jìn)一步，所述步驟(1)中淀粉與硫酸溶液的比例為每I升硫酸溶液加入4-9克淀粉，所述硫酸溶液的質(zhì)量百分比為30-60%。
[0007]所述步驟(1)中離心過濾的次數(shù)為3-8次。
[0008]所述步驟(2)中丙烯酸的加入量為每20毫升淀粉納米晶須沉淀物加入3-6克； 所述步驟(2)中堿溶液為質(zhì)量百分比為30-80%的氫氧化鈉溶液。
[0009]所述步驟(3)中丙烯酰胺的加入量為每20毫升納米晶須沉淀物加入1-3克。
[0010]所述步驟(4)中N，N’ -亞甲基雙丙烯酰胺溶液的質(zhì)量百分比為30-70%，其加入量為每20毫升納米晶須沉淀物滴加1-2毫升；所述過硫酸銨溶液的質(zhì)量百分比為20-80%，其加入量為每20毫升納米晶須沉淀物滴加2-5毫升。
[0011]所以本發(fā)明的有益效果:
1、本發(fā)明采用淀粉納米晶須與丙烯酸/丙烯酰胺單體在交聯(lián)劑與引發(fā)劑存在的情況下反應(yīng)制備高性能吸水性樹脂材料，其吸水效果好、成本低且具環(huán)保安全。
[0012]2、本發(fā)明采用的原料淀粉是一種來源廣泛、綠色可再生的天然多糖化合物，價格低廉、綠色環(huán)保；使用價格低廉的淀粉作為改性復(fù)合基料制備的吸水性樹脂的價格低廉，更具環(huán)保性、安全性。
[0013]3、淀粉經(jīng)硫酸處理后得到的淀粉納米晶須具有極高的比表面積與空隙結(jié)構(gòu)，其本身表面存在大量親水性基團(tuán)，吸引水的進(jìn)入。
[0014]4、本發(fā)明制得的復(fù)合高性能吸水性樹脂，由于其內(nèi)部的淀粉納米晶須的發(fā)達(dá)的三維交聯(lián)空間結(jié)構(gòu)，使得材料較普通吸水樹脂材料，具有更佳的吸水性能。
【具體實施方式】
[0015]實施例1
(lMf6g淀粉加入IL質(zhì)量百分比為40%的硫酸溶液中，在室溫下攪拌反應(yīng)4小時；離心過濾6次,得到淀粉納米晶須沉淀物；
(2)取上述制備的淀粉納米晶須沉淀物20毫升，加入4g丙烯酸攪拌，然后用質(zhì)量百分比為60%的氫氧化鈉溶液中和混合液中的丙烯酸；
(3)待上述溶液冷卻后，加入丙烯酰胺2克，攪拌均勻；
(4)滴加1.5mL質(zhì)量百分比為50%的N，N’ -亞甲基雙丙烯酰胺和3mL質(zhì)量百分比為50%過硫酸銨溶液，在氮氣保護(hù)、溫度70°C下，反應(yīng)4小時；
(5)對(4)中反應(yīng)物進(jìn)行干燥，即得復(fù)合高性能吸水性樹脂。
[0016]實施例2
(1)將7g淀粉加入IL質(zhì)量百分比為50%的硫酸溶液中，在室溫下攪拌反應(yīng)3小時；離心過濾4次,得到淀粉納米晶須沉淀物；
(2)取上述制備的淀粉納米晶須沉淀物20毫升，加入5g丙烯酸，再用質(zhì)量百分比為50%的氫氧化鈉溶液中和混合液中的丙烯酸；
(3)待上述溶液冷卻后，加入丙烯酰胺1.5克，攪拌均勻；
(4)滴加1.2mL質(zhì)量百分比為60%的N，N’ -亞甲基雙丙烯酰胺和4mL質(zhì)量百分比為60%過硫酸銨溶液在氮氣保護(hù)、溫度60°C下，反應(yīng)3小時；
(5)對上述反應(yīng)物進(jìn)行干燥，即得復(fù)合高性能吸水性樹脂。
[0017]實施例3
(1)將9g淀粉加入IL質(zhì)量百分比為30%的硫酸溶液中，在室溫下攪拌反應(yīng)5小時，離心過濾8次,得到淀粉納米晶須沉淀物；
(2)取上述 制備的淀粉納米晶須沉淀物20毫升，加入6g丙烯酸，用質(zhì)量百分比為80%的氫氧化鈉溶液中和丙烯酸；
(3)待上述溶液冷卻后，加入丙烯酰胺3克，攪拌均勻；
(4)滴加2mL質(zhì)量百分比為30%的N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺和2mL質(zhì)量百分比為80%過硫酸銨溶液；在氮氣保護(hù)、溫度80°C下，反應(yīng)5小時，(5)對上述反應(yīng)物進(jìn)行干燥，即得復(fù)合高性能吸水性樹脂。
[0018]實施例4
(1)將4g淀粉加入IL質(zhì)量百分比為60%的硫酸溶液中，在室溫下攪拌反應(yīng)4小時，離心過濾3次，得到淀粉納米晶須沉淀物；
(2)取上述制備的淀粉納米晶須沉淀物20毫升，加入3g丙烯酸，用質(zhì)量百分比為30%的氫氧化鈉溶液中和混合液中的丙烯酸；
(3)待上述溶液冷卻后，加入丙烯酰胺I克，攪拌均勻；
(4)滴加ImL質(zhì)量百分比為70%的N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺和5mL質(zhì)量百分比為70%過硫酸銨溶液在氮氣保護(hù)、溫度50°C下，反應(yīng)5小時；
(5)對上述反應(yīng)物進(jìn)行干燥，即得復(fù)合高性能吸水性樹脂。
[0019]實施例5
(1)將7g淀粉加入IL質(zhì)量百分比為45%的硫酸溶液中，在室溫下攪拌反應(yīng)3.5小時，離心過濾5次,得到淀粉納米晶須沉淀物；
(2)取上述制備的淀粉納米晶須沉淀物20毫升，加入4.5g丙烯酸，用質(zhì)量百分比為30%的氫氧化鈉溶液中和混合液中的丙烯酸；
(3)待上述溶液冷卻后，加入丙烯酰胺2.7克，攪拌均勻；
(4)滴加1.8mL質(zhì)量百分比為60%的N，N’ -亞甲基雙丙烯酰胺和3mL質(zhì)量百分比為20%過硫酸銨溶液在氮氣保護(hù)、溫度70°C下，反應(yīng)3小時；
(5)對上述反應(yīng)物進(jìn)行干燥，即得復(fù)合高性能吸水性樹脂。
[0020]將上述實施例1-3制備的復(fù)合高性能吸水性樹脂與現(xiàn)有的吸水性材料:殼聚糖/聚丙烯酸復(fù)合吸水材料、氧化石墨烯與丙烯酸復(fù)合吸水材料、Si02改性聚丙烯酸復(fù)合吸水材料、Ti02改性聚丙烯酸復(fù)合吸水材料，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)ASTM D570-1998 (2010) el測量其各自的
吸水性能，各材料的吸水量如下表所示:_
【權(quán)利要求】
1.一種復(fù)合高性能吸水性樹脂的制備方法，其特征在于:包括以下步驟: (1)將淀粉加入硫酸溶液中攪拌3-5小時，再離心過濾得淀粉納米晶須沉淀物； (2)向(I)中淀粉納米晶須沉淀物加入丙烯酸進(jìn)行攪拌，然后加入堿溶液對其進(jìn)行中和； (3)待(3)中溶液冷卻后，加入丙烯酰胺并攪拌均勻； (4)同時滴加N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺溶液和過硫酸銨溶液，在氮氣保護(hù)、50-80°C下進(jìn)行反應(yīng)3-5小時； (5)對(4)中反應(yīng)物進(jìn)行干燥后即得復(fù)合高性能吸水性樹脂。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于:所述步驟(1)中淀粉與硫酸溶液的比例為每I升硫酸溶液加入4-9克淀粉，所述硫酸溶液的質(zhì)量百分比為30-60%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于:所述步驟(1)中離心過濾的次數(shù)為3-8 次。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于:所述步驟(2)中丙烯酸的加入量為每20毫升淀粉納米晶須沉淀物加入3-6克。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于:所述步驟(2)中堿溶液為質(zhì)量百分比為30-80%的氫氧化鈉溶液。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于:所述步驟(3)中丙烯酰胺的加入量為每20毫升納米晶須沉淀物加入1-3克。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于:所述步驟(4)中N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺溶液的質(zhì)量百分比為30-70%，其加入量為每20毫升納米晶須沉淀物滴加1-2毫升；所述過硫酸銨溶液的質(zhì)量百分比為20-80%，其加入量為每20毫升納米晶須沉淀物滴加2-5毫升。
【文檔編號】C08F251/00GK103923261SQ201410129141
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年4月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月2日
【發(fā)明者】楊桂生, 計娉婷 申請人:合肥杰事杰新材料股份有限公司