專利名稱：微波輻射纖維素基高吸水樹(shù)脂合成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高吸水樹(shù)脂的制備方法。
背景技術(shù)：
高吸水樹(shù)脂屬新型功能高分子材料，它可以吸收和保持自身重量幾百倍甚至上千倍的水，具有奇特的吸水和保水能力，已被廣泛用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、園藝種植及日常生活中，尤其在衛(wèi)生保健行業(yè)中占有獨(dú)特的地位和廣闊的應(yīng)用市場(chǎng)。高吸水性樹(shù)脂按原料來(lái)源可分為三類合成系列、淀粉基系列和纖維素基系列。前一類多是用丙烯酸鹽輕微交聯(lián)制得的，后兩類是以淀粉或纖維素為底物，接枝共聚上親水性或水解后有親水性的烯類單體。工業(yè)化生產(chǎn)多以合成系列為主，因?yàn)榉磻?yīng)易于實(shí)現(xiàn)且吸水率較高，但此法制得的樹(shù)脂殘留丙烯酸，不利于人體健康，且該類樹(shù)脂不易被生物降解，屬于非環(huán)境友好材料；淀粉接枝共聚生產(chǎn)的高吸水性樹(shù)脂吸水和保水率強(qiáng)，也已用于工業(yè)化生產(chǎn)；由于纖維素來(lái)源廣泛，而且原料成本非常低廉，具有降低成本、廢物資源化和有利于環(huán)境保護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)已成為新的高吸水性樹(shù)脂研究開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)。微波輻射促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)技術(shù)是一種新興的高分子合成技術(shù)，有著傳統(tǒng)法無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)它可以大大的縮短反應(yīng)時(shí)間，提高生產(chǎn)效率；反應(yīng)過(guò)程中無(wú)溫度梯度，反應(yīng)均勻并可抑制副產(chǎn)物的產(chǎn)生；微波技術(shù)還可用于干反應(yīng)或半干反應(yīng)，在合成過(guò)程中不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。將微波技術(shù)用于纖維素基高吸水樹(shù)脂合成未見(jiàn)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種高吸水樹(shù)脂合成方法，它能在保證產(chǎn)品性能的前提下明顯縮短合成反應(yīng)時(shí)間，工藝條件簡(jiǎn)單且容易控制，可降低生產(chǎn)成本，無(wú)三廢排放，符合清潔生產(chǎn)工藝的基本要求。本發(fā)明通過(guò)下述方案實(shí)現(xiàn)一種微波輻射纖維素基高吸水樹(shù)脂合成方法，它是通過(guò)下述步驟予以實(shí)現(xiàn)的(一)取0.1g粉碎后的纖維素，加入6～10mL去離子水潤(rùn)濕，在300W～500W功率的微波輻射下糊化4～7分鐘；(二)取出糊化物，加入0.5mL～0.7mL的含量為0.01～0.03g/L的過(guò)硫酸鉀或高錳酸鉀水溶液和0.3～0.5mL的含量為1.3～2.0g/L的硫代硫酸鈉或亞硫酸鈉水溶液的氧化還原引發(fā)體系攪勻，然后在80～150W功率的微波輻射下引發(fā)4～7分鐘；(三)再依次加入作為交聯(lián)劑的含量為0.01～0.03g/L的N，N～亞甲基雙丙烯酰胺、環(huán)氧氯丙烷或聚乙二醇雙丙烯酸酯1～2mL水溶液，丙烯酰胺或丙烯磺酸鈉3～4g，丙烯酸或甲基丙烯酸0.8～1.3mL，調(diào)節(jié)中和度為65％～75％，攪勻后在300～400W功率的微波輻射下反應(yīng)7～10分鐘；(四)將生成的白色產(chǎn)物置于甲醇中浸泡3～5小時(shí)，烘干、粉碎即得纖維素基高吸水樹(shù)脂。采用微波促進(jìn)合成化學(xué)反應(yīng)技術(shù)，以纖維素接枝共聚反應(yīng)為基礎(chǔ)，選擇新型氧化還原催化引發(fā)體系，在無(wú)惰性氣體保護(hù)和常壓條件下反應(yīng)，建立了微波輻射纖維素基高吸水樹(shù)脂合成新工藝?？疾榱宋⒉ㄝ椛涔β屎蜁r(shí)間、接枝單體及用量、引發(fā)體系及用量、交聯(lián)劑種類及用量、單體中和度等對(duì)產(chǎn)物吸水率的影響，獲得了優(yōu)化的工藝條件。在上述確定的最優(yōu)條件下，僅需要十幾分鐘，就可以完成纖維素的接枝共聚，與傳統(tǒng)方法合成反應(yīng)需要十幾小時(shí)比較，大大提高了纖維素基高吸水樹(shù)脂的生產(chǎn)效率；對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行耐鹽性、耐酸堿性和耐熱性及保水性能的測(cè)試結(jié)果表明，本方法合成產(chǎn)物的吸水率可高達(dá)1200g/g，吸鹽水率可達(dá)到158g/g，并具有很好的持續(xù)保水能力，優(yōu)于文獻(xiàn)報(bào)道結(jié)果。本發(fā)明所需設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便，容易控制，便于推廣。該技術(shù)既實(shí)現(xiàn)了可再生資源纖維素的高附加值開(kāi)發(fā)利用，又實(shí)現(xiàn)了合成工藝的綠色環(huán)?；?br> 具體實(shí)施例方式
一它是通過(guò)下述步驟予以實(shí)現(xiàn)的(一)取0.1g粉碎后的纖維素，加入6～10mL去離子潤(rùn)濕，在300W～500W功率的微波輻射下糊化4～7分鐘；(二)取出糊化物，加入0.5mL～0.7mL的含量為0.01～0.03g/L的過(guò)硫酸鉀或高錳酸鉀水溶液和0.3～0.5mL的含量為1.3～2.0gL的硫代硫酸鈉或亞硫酸鈉水溶液的氧化還原引發(fā)體系攪勻，然后在80～150W功率的微波輻射下引發(fā)4～7分鐘；(三)再依次加入作為交聯(lián)劑的含量為0.01～0.03g/L的N，N～亞甲基雙丙烯酰胺、環(huán)氧氯丙烷或聚乙二醇雙丙烯酸酯1～2mL水溶液，丙烯酰胺或丙烯磺酸鈉3～4g，丙烯酸或甲基丙烯酸0.8～1.3mL，調(diào)節(jié)中和度為65％～75％，攪勻后在300～400W功率的微波輻射下反應(yīng)7～10分鐘；(四)將生成的白色產(chǎn)物置于甲醇中浸泡3～5小時(shí)，烘干、粉碎即得纖維素基高吸水樹(shù)脂。
具體實(shí)施例方式
二它是通過(guò)下述步驟予以實(shí)現(xiàn)的(一)取0.1g粉碎后的纖維素，加入6～8mL去離子潤(rùn)濕，在300W～400W功率的微波輻射下糊化4～5分鐘；(二)取出糊化物，加入0.5mL～0.6mL的含量為0.01～0.03g/L的過(guò)硫酸鉀或高錳酸鉀水溶液和0.3～0.4mL的含量為1.3～2.0gL的硫代硫酸鈉或亞硫酸鈉水溶液的氧化還原引發(fā)體系攪勻，然后在80～110W功率的微波輻射下引發(fā)4～5分鐘；(三)再依次加入作為交聯(lián)劑的含量為0.01～0.03g/L的N，N～亞甲基雙丙烯酰胺、環(huán)氧氯丙烷或聚乙二醇雙丙烯酸酯1～1.5mL水溶液，丙烯酰胺或丙烯磺酸鈉3～3.5g，丙烯酸或甲基丙烯酸0.8～1.1mL，調(diào)節(jié)中和度為65％～75％，攪勻后在300～350W功率的微波輻射下反應(yīng)7～8分鐘；(四)將生成的白色產(chǎn)物置于甲醇中浸泡3～4小時(shí)，烘干、粉碎即得纖維素基高吸水樹(shù)脂。
具體實(shí)施例方式
三它是通過(guò)下述步驟予以實(shí)現(xiàn)的(一)取0.1g粉碎后的纖維素，加入8.1～10mL去離子潤(rùn)濕，在410W～500W功率的微波輻射下糊化6～7分鐘；(二)取出糊化物，加入0.65mL～0.7mL的含量為0.01～0.03g/L的過(guò)硫酸鉀或高錳酸鉀水溶液和0.43～0.5mL的含量為1.3～2.0gL的硫代硫酸鈉或亞硫酸鈉水溶液的氧化還原引發(fā)體系攪勻，然后在120～150W功率的微波輻射下引發(fā)6～7分鐘；(三)再依次加入作為交聯(lián)劑的含量為0.01～0.03g/L的N，N～亞甲基雙丙烯酰胺、環(huán)氧氯丙烷或聚乙二醇雙丙烯酸酯1.6～2mL水溶液，丙烯酰胺或丙烯磺酸鈉3.6～4g，丙烯酸或甲基丙烯酸1.2～1.3mL，調(diào)節(jié)中和度為65％～75％，攪勻后在360～400W功率的微波輻射下反應(yīng)9～10分鐘；(四)將生成的白色產(chǎn)物置于甲醇中浸泡4.5～5小時(shí)，烘干、粉碎即得纖維素基高吸水樹(shù)脂。
具體實(shí)施例方式
四它是通過(guò)下述步驟予以實(shí)現(xiàn)的(一)取0.1g粉碎后的纖維素，加入8mL去離子潤(rùn)濕，在360W功率的微波輻射下糊化5分鐘；(二)取出糊化物，加入0.6mL的含量為0.02g/L的過(guò)硫酸鉀或高錳酸鉀水溶液和0.4mL的含量為1.6gL的硫代硫酸鈉或亞硫酸鈉水溶液的氧化還原引發(fā)體系攪勻，然后在100W功率的微波輻射下引發(fā)5分鐘；(三)再依次加入作為交聯(lián)劑的含量為0.02g/L的N，N～亞甲基雙丙烯酰胺、環(huán)氧氯丙烷或聚乙二醇雙丙烯酸酯1.5mL水溶液，丙烯酰胺或丙烯磺酸鈉3.5g，丙烯酸或甲基丙烯酸1.0mL，調(diào)節(jié)中和度為70％，攪勻后在360W功率的微波輻射下反應(yīng)8分鐘；(四)將生成的白色產(chǎn)物置于甲醇中浸泡4小時(shí)，烘干、粉碎即得纖維素基高吸水樹(shù)脂。
權(quán)利要求
1.一種微波輻射纖維素基高吸水樹(shù)脂合成方法，其特征是它是通過(guò)下述步驟予以實(shí)現(xiàn)的(一)取0.1g粉碎后的纖維素，加入6～10mL去離子水潤(rùn)濕，在300W～500W功率的微波輻射下糊化4～7分鐘；(二)取出糊化物，加入0.5mL～0.7mL的含量為0.01～0.03g/L的過(guò)硫酸鉀或高錳酸鉀水溶液和0.3～0.5mL的含量為1.3～2.0g/L的硫代硫酸鈉或亞硫酸鈉水溶液的氧化還原引發(fā)體系攪勻，然后在80～150W功率的微波輻射下引發(fā)4～7分鐘；(三)再依次加入作為交聯(lián)劑的含量為0.01～0.03g/L的N，N～亞甲基雙丙烯酰胺、環(huán)氧氯丙烷或聚乙二醇雙丙烯酸酯1～2mL水溶液，丙烯酰胺或丙烯磺酸鈉3～4g，丙烯酸或甲基丙烯酸0.8～1.3mL，調(diào)節(jié)中和度為65％～75％，攪勻后在300～400W功率的微波輻射下反應(yīng)7～10分鐘；(四)將生成的白色產(chǎn)物置于甲醇中浸泡3～5小時(shí)，烘干、粉碎即得纖維素基高吸水樹(shù)脂。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波輻射纖維素基高吸水樹(shù)脂合成方法，其特征是它是通過(guò)下述步驟予以實(shí)現(xiàn)的(一)取0.1g粉碎后的纖維素，加入6～8mL去離子潤(rùn)濕，在300W～400W功率的微波輻射下糊化4～5分鐘；(二)取出糊化物，加入0.5mL～0.6mL的含量為0.01～0.03g/L的過(guò)硫酸鉀或高錳酸鉀水溶液和0.3～0.4mL的含量為1.3～2.0gL的硫代硫酸鈉或亞硫酸鈉水溶液的氧化還原引發(fā)體系攪勻，然后在80～110W功率的微波輻射下引發(fā)4～5分鐘；(三)再依次加入作為交聯(lián)劑的含量為0.01～0.03g/L的N，N～亞甲基雙丙烯酰胺、環(huán)氧氯丙烷或聚乙二醇雙丙烯酸酯1～1.5mL水溶液，丙烯酰胺或丙烯磺酸鈉3～3.5g，丙烯酸或甲基丙烯酸0.8～1.1mL，調(diào)節(jié)中和度為65％～75％，攪勻后在300～350W功率的微波輻射下反應(yīng)7～8分鐘；(四)將生成的白色產(chǎn)物置于甲醇中浸泡3～4小時(shí)，烘干、粉碎即得纖維素基高吸水樹(shù)脂。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波輻射纖維素基高吸水樹(shù)脂合成方法，其特征是它是通過(guò)下述步驟予以實(shí)現(xiàn)的(一)取0.1g粉碎后的纖維素，加入8.1～10mL去離子潤(rùn)濕，在410W～500W功率的微波輻射下糊化6～7分鐘；(二)取出糊化物，加入0.65mL～0.7mL的含量為0.01～0.03g/L的過(guò)硫酸鉀或高錳酸鉀水溶液和0.43～0.5mL的含量為1.3～2.0gL的硫代硫酸鈉或亞硫酸鈉水溶液的氧化還原引發(fā)體系攪勻，然后在120～150W功率的微波輻射下引發(fā)6～7分鐘；(三)再依次加入作為交聯(lián)劑的含量為0.01～0.03g/L的N，N～亞甲基雙丙烯酰胺、環(huán)氧氯丙烷或聚乙二醇雙丙烯酸酯1.6～2mL水溶液，丙烯酰胺或丙烯磺酸鈉3.6～4g，丙烯酸或甲基丙烯酸1.2～1.3mL，調(diào)節(jié)中和度為65％～75％，攪勻后在360～400W功率的微波輻射下反應(yīng)9～10分鐘；(四)將生成的白色產(chǎn)物置于甲醇中浸泡4.5～5小時(shí)，烘干、粉碎即得纖維素基高吸水樹(shù)脂。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波輻射纖維素基高吸水樹(shù)脂合成方法，其特征是它是通過(guò)下述步驟予以實(shí)現(xiàn)的(一)取0.1g粉碎后的纖維素，加入8mL去離子潤(rùn)濕，在360W功率的微波輻射下糊化5分鐘；(二)取出糊化物，加入0.6mL的含量為0.02g/L的過(guò)硫酸鉀或高錳酸鉀水溶液和0.4mL的含量為1.6gL的硫代硫酸鈉或亞硫酸鈉水溶液的氧化還原引發(fā)體系攪勻，然后在100W功率的微波輻射下引發(fā)5分鐘；(三)再依次加入作為交聯(lián)劑的含量為0.02g/L的N，N～亞甲基雙丙烯酰胺、環(huán)氧氯丙烷或聚乙二醇雙丙烯酸酯1.5mL水溶液，丙烯酰胺或丙烯磺酸鈉3.5g，丙烯酸或甲基丙烯酸1.0mL，調(diào)節(jié)中和度為70％，攪勻后在360W功率的微波輻射下反應(yīng)8分鐘；(四)將生成的白色產(chǎn)物置于甲醇中浸泡4小時(shí)，烘干、粉碎即得纖維素基高吸水樹(shù)脂。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種高吸水樹(shù)脂的制備方法——微波輻射纖維素基高吸水樹(shù)脂合成方法。它是通過(guò)下述步驟予以實(shí)現(xiàn)的纖維素加入去離子水潤(rùn)濕，微波輻射下糊化，加入過(guò)硫酸鉀或高錳酸鉀和硫代硫酸鈉或亞硫酸鈉的氧化還原引發(fā)體系攪勻，然后在微波輻射下引發(fā)4～7分鐘；依次加入作為交聯(lián)劑的N，N～亞甲基雙丙烯酰胺、環(huán)氧氯丙烷或聚乙二醇雙丙烯酸酯、丙烯酰胺或丙烯磺酸鈉、丙烯酸或甲基丙烯酸，調(diào)節(jié)中和度為65％～75％，攪勻后在微波輻射下反應(yīng)7～10分鐘；將生成的白色產(chǎn)物置于甲醇中浸泡3～5小時(shí)，烘干、粉碎即得。僅需要十幾分鐘，就可以完成纖維素的接枝共聚，大大提高了纖維素基高吸水樹(shù)脂的生產(chǎn)效率；本發(fā)明所需設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便，容易控制，便于推廣。
文檔編號(hào)C08L1/00GK1554692SQ20031010777
公開(kāi)日2004年12月15日 申請(qǐng)日期2003年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月23日
發(fā)明者王鵬, 鄭彤, 趙寶秀, 王 鵬 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)