CN102633944B - 一种含疏水链段的耐盐缓释型高吸水树脂的制备方法 - Google Patents
一种含疏水链段的耐盐缓释型高吸水树脂的制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种含疏水链段的耐盐缓释型高吸水树脂的制备方法。目前，丙烯酸系高吸水性树脂有许多缺点，尤其是耐盐性能差，吸水能力易受金属离子作用而显著下降，通常从几百倍下降到几十倍，因此，提高高吸水性树脂的耐盐性能具有重要意义。本发明采用丙烯酸类疏水单体如甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸癸酯、甲基丙烯酸十二酯、甲基丙烯酸十四酯或甲基丙烯酸十八酯与丙烯酸、丙烯酰胺及羧甲基纤维素在引发剂及交联剂的存在下共聚形成三维交联网络结构的高吸水性树脂。本发明较相应不含疏水链段的高吸水性树脂，该高吸水性树脂吸0.9%氯化钠溶液的倍率提高了89.28%，保水率提高了13.15%。
Description
技术领域：
本发明涉及一种耐盐缓释型高吸水树脂的制备方法，特别涉及一种含疏水链段的耐盐缓释型高吸水树脂的制备方法。
技术背景：
高吸水性树脂是一种含有强亲水基团并具有三维网状交联结构的新型功能高分子材料，其吸水量通常可达到自身重量的几十倍乃至上千倍，在受热、加压条件下不易失水，因此被广泛应用于卫生材料、医疗用品、日用品、土壤改良材料及石油开采等众多领域。丙烯酸系高吸水性树脂主要是指丙烯酸、丙烯酸盐和交联剂形成的共聚物或丙烯酸与其他有机、无机物等形成的多元共聚物[Chen Y., Liu Y. F., Tang H. L., & Tan H. M. Study of carboxymethyl chitosan based polyampholyte superabsorbent polymer I: Optimization of synthesis conditions and pH sensitive property study of carboxymethyl chitosan-g-poly(acrylic acid-co-dimethyldiallylammonium chloride) superabsorbent polymer. Carbohydrate Polymers, 2010, 81, 365–371. Kasgoz H., Durmus A., & Kasgoz A. Enhanced swelling and adsorption properties of AAm-AMPSNa/clay hydrogel nanocomposites for heavy metal ion removal. Polymers for Advanced Technologies, 2008, 19, 213–220. Wang Q., Zhang J. P., & Wang A. Q. Preparation and characterization of a novel pH-sensitive chitosan-g-poly(acrylic acid)/attapulgite/sodium alginate composite hydrogel bead for controlled release of diclofenac sodium. Carbohydrate Polymers, 2009, 78, 731–737.]。目前，聚丙烯酸类高吸水性树脂因原料丰富易得、制备简单而占据市场主导地位，但丙烯酸系高吸水性树脂有许多缺点，尤其是耐盐性能差。吸水能力易受金属离子作用而显著下降，通常从几百倍下降到几十倍。但高吸水性树脂的应用环境中大都含有K+、Ca2+、Na+等无机盐离子，因此，提高高吸水性树脂的耐盐性能具有重要意义。高吸水性树脂的另一重要性能是其保水能力，虽然相对于传统吸水材料如棉花、海绵等，高吸水性树脂的保水能力较好，但为了进一步拓宽其应用领域，还需进一步减缓高吸水性树脂的水分释放速度，提高保水能力[Liang R., Liu M. Z., & Wu L. Controlled release NPK compound fertilizer with the function of water retention. Reactive & Functional Polymers, 2007, 67: 769-779. 谢建军. 二元共聚高吸水树脂PAMA的吸液与保水性能. 高分子材料科学与工程，2007，23：116. ]。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种含疏水链段的高吸水树脂的制备方法，采用其制备的高吸水树脂具有良好的耐盐性和缓释性。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
将2.0~2.5g羧甲基纤维素粉末在搅拌条件下缓慢加入到盛有120~130g蒸馏水的250mL三口烧瓶中形成羧甲基纤维素溶液。加入0.3~0.4g的引发剂（过硫酸钾或过硫酸铵），40℃下搅拌10分钟，然后将4.04~6.45g丙烯酸、9.55~11.96g丙烯酰胺、0.16~0.48g丙烯酸类疏水单体（甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸癸酯、甲基丙烯酸十二酯、甲基丙烯酸十四酯或甲基丙烯酸十八酯中的任一种）及0.08~0.16g交联剂（α-环糊精、聚乙烯醇、聚乙二醇4000、聚丙二醇缩水甘油醚或N-羟甲基丙烯酰胺中的任一种）加入三口烧瓶中，采用氢氧化钠调节体系pH至2.0~2.5，高速搅拌使其分散均匀，升温到65~80℃，保温反应2~3h。反应结束后，取出产物，低温干燥至恒重。
本发明相对于现有技术，其优点如下：
本发明制备的高吸水树脂其主链结构中含有疏水链段，一方面利用疏水侧链的分子间排斥作用固定聚合物网络达到缓释目的，另一方面利用疏水侧链使高分子在水溶液中呈现舒展状态从而达到耐盐的目的。采用本发明制备的高吸水树脂其吸收0.9%氯化钠溶液的倍率为64.63g/g，24h保水率为77.78%。
附图说明
图1为pH对高吸水性树脂吸水性能的影响曲线图。
具体实施方式：
实施例1：
将2.0g羧甲基纤维素粉末在搅拌条件下缓慢加入到盛有120g蒸馏水的250mL三口烧瓶中形成羧甲基纤维素溶液。加入0.32g的引发剂过硫酸钾，40℃下搅拌10分钟，然后将4.04g丙烯酸、11.96g丙烯酰胺、0.22g丙烯酸类疏水单体甲基丙烯酸十二酯及0.11g交联剂α-环糊精加入三口烧瓶中，采用氢氧化钠调节体系pH至2.3，高速搅拌使其分散均匀，升温到70℃，保温反应2.5h。反应结束后，取出产物，低温干燥至恒重。
实施例2：
将2.5g羧甲基纤维素粉末在搅拌条件下缓慢加入到盛有130g蒸馏水的250mL三口烧瓶中形成羧甲基纤维素溶液。加入0.4g的引发剂过硫酸铵，40℃下搅拌10分钟，然后将6.45g丙烯酸、9.55g丙烯酰胺、0.48g丙烯酸类疏水单体甲基丙烯酸十八酯及0.16g交联剂N-羟甲基丙烯酰胺加入三口烧瓶中，采用氢氧化钠调节体系pH至2.0，高速搅拌使其分散均匀，升温到65℃，保温反应2h。反应结束后，取出产物，低温干燥至恒重。
实施例3：
将2.3g羧甲基纤维素粉末在搅拌条件下缓慢加入到盛有125g蒸馏水的250mL三口烧瓶中形成羧甲基纤维素溶液。加入0.3g的引发剂过硫酸钾，40℃下搅拌10分钟，然后将5.25g丙烯酸、10.75g丙烯酰胺、0.16g丙烯酸类疏水单体甲基丙烯酸十四酯及0.08g交联剂聚丙二醇缩水甘油醚加入三口烧瓶中，采用氢氧化钠调节体系pH至2.5，高速搅拌使其分散均匀，升温到75℃，保温反应3h。反应结束后，取出产物，低温干燥至恒重。
实施例4：
将2.1g羧甲基纤维素粉末在搅拌条件下缓慢加入到盛有123g蒸馏水的250mL三口烧瓶中形成羧甲基纤维素溶液。加入0.36g的引发剂过硫酸铵，40℃下搅拌10分钟，然后将6.13g丙烯酸、9.87g丙烯酰胺、0.35g丙烯酸类疏水单体甲基丙烯酸癸酯及0.13g交联剂聚乙烯醇加入三口烧瓶中，采用氢氧化钠调节体系pH至2.2，高速搅拌使其分散均匀，升温到75℃，保温反应2.5h。反应结束后，取出产物，低温干燥至恒重。
实施例5：
将2.4g羧甲基纤维素粉末在搅拌条件下缓慢加入到盛有128g蒸馏水的250mL三口烧瓶中形成羧甲基纤维素溶液。加入0.38g的引发剂过硫酸钾，40℃下搅拌10分钟，然后将4.73g丙烯酸、11.27g丙烯酰胺、0.35g丙烯酸类疏水单体甲基丙烯酸异辛酯及0.11g交联剂N-羟甲基丙烯酰胺加入三口烧瓶中，采用氢氧化钠调节体系pH至2.5，高速搅拌使其分散均匀，升温到80℃，保温反应2~3h。反应结束后，取出产物，低温干燥至恒重。
按照本发明的制备方法制备的高吸水性树脂性能优良，较不含疏水链段的高吸水性树脂吸蒸馏水速率提高146.79%，吸盐水速率提高63.04%，0.9%氯化钠溶液中的吸水倍率提高89.28%，保水率提高13.15%，且对溶液pH的敏感性下降。
表1 高吸水性树脂的性能：
Claims (8)
1.一种含疏水链段的耐盐缓释型高吸水树脂的制备方法，其特征在于：
将2.0~2.5g羧甲基纤维素粉末在搅拌条件下缓慢加入到盛有120~130g蒸馏水的250mL三口烧瓶中形成羧甲基纤维素溶液；加入0.3~0.4g的引发剂，40℃下搅拌10分钟，然后将4.04~6.45g丙烯酸、9.55~11.96g丙烯酰胺、0.16~0.48g丙烯酸类疏水单体及0.08~0.16g交联剂加入三口烧瓶中，采用氢氧化钠调节体系pH至2.0~2.5，高速搅拌使其分散均匀，升温到65~80℃，保温反应2~3h；反应结束后，取出产物，低温干燥至恒重。
2.根据权利要求1所述的一种含疏水链段的耐盐缓释型高吸水树脂的制备方法，其特征在于：所述的丙烯酸类疏水单体为甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸癸酯、甲基丙烯酸十二酯、甲基丙烯酸十四酯或甲基丙烯酸十八酯中的任一种。
3.根据权利要求1所述的一种含疏水链段的耐盐缓释型高吸水树脂的制备方法，其特征在于：所述的交联剂为α-环糊精、聚乙烯醇、聚乙二醇4000、聚丙二醇缩水甘油醚或N-羟甲基丙烯酰胺中的任一种。
4.根据权利要求1所述的一种含疏水链段的耐盐缓释型高吸水树脂的制备方法，其特征在于：所述的引发剂为过硫酸钾或过硫酸铵。
5.根据权利要求1至4中任一权利要求所述的一种含疏水链段的耐盐缓释型高吸水树脂的制备方法，其特征在于：将2.0g羧甲基纤维素粉末在搅拌条件下缓慢加入到盛有120g蒸馏水的250mL三口烧瓶中形成羧甲基纤维素溶液；加入0.32g的引发剂过硫酸钾，40℃下搅拌10分钟，然后将4.04g丙烯酸、11.96g丙烯酰胺、0.22g丙烯酸类疏水单体甲基丙烯酸十二酯及0.11g交联剂α-环糊精加入三口烧瓶中，采用氢氧化钠调节体系pH至2.3，高速搅拌使其分散均匀，升温到70℃，保温反应2.5h；反应结束后，取出产物，低温干燥至恒重。
6.根据权利要求1至4中任一权利要求所述的一种含疏水链段的耐盐缓释型高吸水树脂的制备方法，其特征在于：将2.5g羧甲基纤维素粉末在搅拌条件下缓慢加入到盛有130g蒸馏水的250mL三口烧瓶中形成羧甲基纤维素溶液；加入0.4g的引发剂过硫酸铵，40℃下搅拌10分钟，然后将6.45g丙烯酸、9.55g丙烯酰胺、0.48g丙烯酸类疏水单体甲基丙烯酸十八酯及0.16g交联剂N-羟甲基丙烯酰胺加入三口烧瓶中，采用氢氧化钠调节体系pH至2.0，高速搅拌使其分散均匀，升温到65℃，保温反应2h；反应结束后，取出产物，低温干燥至恒重。
7.根据权利要求1至4中任一权利要求所述的一种含疏水链段的耐盐缓释型高吸水树脂的制备方法，其特征在于：将2.3g羧甲基纤维素粉末在搅拌条件下缓慢加入到盛有125g蒸馏水的250mL三口烧瓶中形成羧甲基纤维素溶液；加入0.3g的引发剂过硫酸钾，40℃下搅拌10分钟，然后将5.25g丙烯酸、10.75g丙烯酰胺、0.16g丙烯酸类疏水单体甲基丙烯酸十四酯及0.08g交联剂聚丙二醇缩水甘油醚加入三口烧瓶中，采用氢氧化钠调节体系pH至2.5，高速搅拌使其分散均匀，升温到75℃，保温反应3h；反应结束后，取出产物，低温干燥至恒重。
8.根据权利要求1至4中任一权利要求所述的一种含疏水链段的耐盐缓释型高吸水树脂的制备方法，其特征在于：将2.1g羧甲基纤维素粉末在搅拌条件下缓慢加入到盛有123g蒸馏水的250mL三口烧瓶中形成羧甲基纤维素溶液；加入0.36g的引发剂过硫酸铵，40℃下搅拌10分钟，然后将6.13g丙烯酸、9.87g丙烯酰胺、0.35g丙烯酸类疏水单体甲基丙烯酸癸酯及0.13g交联剂聚乙烯醇加入三口烧瓶中，采用氢氧化钠调节体系pH至2.2，高速搅拌使其分散均匀，升温到75℃，保温反应2.5h；反应结束后，取出产物，低温干燥至恒重。
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