本發(fā)明屬于新材料領(lǐng)域，涉及腈綸廢絲資源增值利用，具體涉及腈綸廢絲水解生產(chǎn)超級(jí)吸水材料的方法。

背景技術(shù)：

腈綸纖維主要成分為聚丙烯腈,含有少量的丙烯酸甲酯以及其它成分。腈綸生產(chǎn)和使用過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的腈綸廢絲料。此外，腈綸作為用途廣泛的合成纖維，每年都會(huì)產(chǎn)生大量廢舊的腈綸織物，其中絕大多數(shù)作為垃圾丟棄，不僅造成資源浪費(fèi)，也是潛在的環(huán)境污染源。由于腈綸廢絲料不能解聚，不能熱壓成型，亦不能作為燃料使用(因?yàn)殡婢]廢絲燃燒時(shí)會(huì)散發(fā)有害氣體)，因而尋求開(kāi)發(fā)腈綸廢絲料的綜合利用途徑很有必要。超級(jí)吸水性材料是一種含有強(qiáng)吸水性基團(tuán)的高分子材料，可以吸收自身質(zhì)量幾百甚至上千倍的水，具有很高的保水性，在較高的壓力下也不會(huì)滲出，還具有緩釋的能力，因此，可以廣泛地應(yīng)用到石油、化工、輕工、建筑、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、沙漠治理等領(lǐng)域。將廢舊腈綸纖維轉(zhuǎn)化為超級(jí)吸水材料是廢物增值利用的有效途徑。

超級(jí)吸水材料在國(guó)內(nèi)通常稱為高吸水性樹(shù)脂，研究論文及專利文獻(xiàn)很多，大多用丙烯酸類單體、淀粉類物質(zhì)通過(guò)各種聚合、交聯(lián)、改性等手段生產(chǎn)。用腈綸廢絲生產(chǎn)超級(jí)吸水材料也有研究，例如中國(guó)專利ZL 01127434.4報(bào)道了將腈綸與氫氧化鈉溶液直接接觸反應(yīng)，反應(yīng)后再進(jìn)行中和、交聯(lián)，最后得到目的產(chǎn)品。這種方法至少有兩大缺點(diǎn)，首先是反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，由于是固液非均相反應(yīng)，常壓下反應(yīng)很慢，通常需要幾個(gè)小時(shí)。其次是多余的堿被中和掉，不僅造成原材料浪費(fèi)，也會(huì)產(chǎn)生更多的廢物。中國(guó)專利CN 101392455也報(bào)道了腈綸纖維在含堿溶液中水解制備超吸水性材料的方法，其同樣是采用固液非均相反應(yīng)，并且在堿液中加入醇以后，接觸更不容易，反應(yīng)更慢，也未提及反應(yīng)后的母液怎么處理。為滿足工業(yè)化生產(chǎn)需求，目前，急需對(duì)其制備工藝進(jìn)行改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)廢腈綸增值利用，本發(fā)明目的在于提供一種反應(yīng)速率高、反應(yīng)時(shí)間短、能均相反應(yīng)的由廢腈綸纖維制備超級(jí)吸水材料的方法。

為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的，本發(fā)明首先通過(guò)實(shí)驗(yàn)室手段進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，步驟如下：

（1）用溶劑將廢腈綸溶解，得到均勻的溶液。

（2）加入堿液，攪拌混合均勻，加熱，水解反應(yīng)。

（3）反應(yīng)結(jié)束后，加入沉淀劑，使混合物分層，形成固液兩相。固液分離，并洗滌固體。干燥并熱處理，得到超級(jí)吸水材料產(chǎn)品。

上述溶劑與腈綸的比例為5-50:1（重量份比）。

所述溶劑為硫氰酸鈉水溶液、二甲基亞砜、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺等。

堿可以是無(wú)機(jī)堿如氫氧化鈉、氫氧化鉀，也可以是有機(jī)堿如一甲胺、二甲胺、一乙醇胺、二乙醇胺等，堿的用量與堿的種類有關(guān)。以氫氧化鈉為例，其用量為腈綸質(zhì)量的20%—200%之間，優(yōu)選40%—100%之間。

水解反應(yīng)時(shí)間與溫度有關(guān)，溫度越高、時(shí)間越短，以氰基水解30-50%為準(zhǔn)。

沉淀劑可以是各種醇，以乙醇和甲醇為首選。

步驟（3）所述熱處理，在150—200℃下加熱處理10—60分鐘。

放大實(shí)驗(yàn)過(guò)程如下：

首先配制溶劑和堿液，存入各自的儲(chǔ)槽、計(jì)量槽，通過(guò)儲(chǔ)槽和計(jì)量槽加入溶劑和堿液入溶解槽中，加熱，加入腈綸纖維，攪拌溶解。腈綸溶解后的混合溶液轉(zhuǎn)入反應(yīng)槽，升溫至80-100℃反應(yīng)，到達(dá)預(yù)定的反應(yīng)轉(zhuǎn)化率后，停止反應(yīng)，將反應(yīng)物料轉(zhuǎn)入沉淀槽、降溫，加入沉淀劑，物料分成固液兩相，離心分離、洗滌固體，母液和洗滌液分別保存，固體干燥并進(jìn)行熱處理，經(jīng)粉碎、篩分得成品。 干燥過(guò)程中揮發(fā)出來(lái)的洗滌劑經(jīng)冷凝冷卻回收利用，用于最后一級(jí)固體洗滌，產(chǎn)生的洗滌液用于第一級(jí)洗滌，第一級(jí)洗滌液并入母液，進(jìn)入分離系統(tǒng)，將洗滌劑和溶劑、堿液分離，洗滌劑循環(huán)利用，溶劑和堿液返回腈綸溶解槽。本流程可以間歇操作，也可以連續(xù)操作。間歇操作時(shí)，溶解、反應(yīng)和沉淀可在同一設(shè)備內(nèi)完成，也可分別在不同的設(shè)備完成，并且可以多個(gè)設(shè)備并聯(lián)操作。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：腈綸水解在溶液中進(jìn)行，反應(yīng)速率高，反應(yīng)時(shí)間短，可以從7—8小時(shí)縮短到1小時(shí)以下；反應(yīng)結(jié)束后，多余的堿不需要中和，避免了酸堿浪費(fèi)，溶劑、堿和沉淀劑分離后可以循環(huán)利用。生產(chǎn)出的超級(jí)吸水材料吸水率達(dá)250g/g以上。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明工藝流程圖。

具體實(shí)施方式

為對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更好的說(shuō)明，舉實(shí)施例如下：

實(shí)施例1

取10克硫氰酸鈉、10毫升水、0.8克氫氧化鈉，混合制成均勻溶液，將2克廢腈綸絲溶解其中，將此混合物轉(zhuǎn)移至三口燒瓶中，將燒瓶固定于水浴鍋中，裝上回流冷凝裝置、溫度計(jì)并聯(lián)通氮?dú)馄浚郎刂?0℃，用硫酸吸收裝置吸收氮?dú)鈳С龅陌?，到達(dá)預(yù)定的轉(zhuǎn)化率后（約30分鐘），停止反應(yīng)，取出燒瓶，倒出反應(yīng)物至燒杯中，加入20毫升乙醇，馬上分層，離心分離并洗滌沉淀物兩次，將固體放入干燥箱，80℃干燥1小時(shí)，升溫至180℃并保持0.5小時(shí)，取出，冷卻稱重，得到固體2克，取0.5克放入盛有300毫升蒸餾水的燒杯中，靜止12小時(shí)，吸水率300g/g。

實(shí)施例2

取50毫升二甲基甲酰胺、5毫升水、5克氫氧化鈉，混合制成均勻溶液，將5克廢腈綸絲溶解其中，將此混合物轉(zhuǎn)移至三口燒瓶中，將燒瓶固定于水浴鍋中，裝上回流冷凝裝置、溫度計(jì)并聯(lián)通氮?dú)馄?，升溫?0℃，用硫酸吸收裝置吸收氮?dú)鈳С龅陌?，到達(dá)預(yù)定的轉(zhuǎn)化率后（約40分鐘），停止反應(yīng)，取出燒瓶，倒出反應(yīng)物至燒杯中，加入30毫升甲醇，馬上分層，離心分離并洗滌沉淀物兩次，將固體放入干燥箱，70℃干燥1小時(shí)，升溫至150℃并保持1小時(shí)，取出，冷卻稱重，得到固體6克，測(cè)得吸水率250g/g。

實(shí)施例3 放大實(shí)驗(yàn)

在50升反應(yīng)釜中，加5升水，加入10kg硫氰酸鈉，攪拌溶解，加入含有0.8kg氫氧化鈉的堿液5kg，混合均勻，升溫至50℃，將2kg廢腈綸絲加入反應(yīng)釜，升溫至90℃反應(yīng)，用硫酸吸收裝置吸收氮?dú)鈳С龅陌?，到達(dá)預(yù)定的轉(zhuǎn)化率后（約30分鐘），停止反應(yīng)，降溫至30℃左右，加入20升乙醇，攪拌，放出反應(yīng)物料，用離心機(jī)分離固體并洗滌兩次，將固體放入干燥箱，80℃干燥1小時(shí)，升溫至180℃并保持0.5小時(shí)，取出，經(jīng)測(cè)試，吸水率295g/g。

在此過(guò)程中，物料洗滌后，母液和洗滌液分別保存，干燥過(guò)程中揮發(fā)出來(lái)的洗滌劑經(jīng)冷凝冷卻回收利用，用于最后一級(jí)固體洗滌，產(chǎn)生的洗滌液用于第一級(jí)洗滌，第一級(jí)洗滌液并入母液，進(jìn)入分離系統(tǒng)，將洗滌劑和溶劑、堿液分離，洗滌劑循環(huán)利用，溶劑和堿液返回腈綸溶解槽。本流程可以間歇操作，也可以連續(xù)操作。間歇操作時(shí)，溶解、反應(yīng)和沉淀可在同一設(shè)備內(nèi)完成，也可分別在不同的設(shè)備完成，并且可以多個(gè)設(shè)備并聯(lián)操作。