專利名稱：一種農(nóng)作物秸稈制備纖維素多糖類可降解高吸水劑的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種農(nóng)作物秸桿制備纖維素多糖類可降解高吸水劑的方法，屬于農(nóng)副產(chǎn)品 綜合利用和農(nóng)用化學(xué)品技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明涉及的是利用農(nóng)作物秸桿為主要原料 制備一種纖維素多糖類的高吸水劑，同時具備良好的生物可降解性質(zhì)。
背景技術(shù)：
高吸水齊!J(superabsorbentpolymer簡稱SAP)，由于它具有良好的吸水、保水 性能，在抗旱保肥、沙漠綠化、植樹造林、食品加工、化妝品等領(lǐng)域顯示出巨 大的應(yīng)用前景，成為繼化肥、農(nóng)藥、薄膜之后第四大類農(nóng)用化學(xué)品。
美國在20世紀(jì)80年代將SAP用于農(nóng)、林業(yè)的土壤保水、苗木培育、育種等。 法國采用SAP制出吸水率為200倍的"水合土"用于治理沙漠。日本最先將SAP用 于生理衛(wèi)生領(lǐng)域，制備衛(wèi)生巾、尿布、'毛巾、棉球、止血栓等，刺激和推動了 世界范圍內(nèi)SAP產(chǎn)量猛增。此外，SAP還被用作油水分離劑、金屬離子吸附劑、 室內(nèi)芳香水凝劑、建材的緩釋劑、塑料阻燃劑、滅火劑、藥品片劑的崩解劑、 溫度調(diào)節(jié)劑、人工腎過濾材料、固化酶載體，蔬菜、食品的儲存與保護(hù)等。
近年來，隨著我國農(nóng)業(yè)的不斷向前發(fā)展，糧、棉等農(nóng)作物產(chǎn)量逐年提高， 玉米、小麥、棉花等糧食及農(nóng)產(chǎn)品副產(chǎn)物的深加工成為農(nóng)業(yè)發(fā)展的新的經(jīng)濟(jì)增 長點。目前，我國每年有7億噸以上農(nóng)作物秸桿作為副產(chǎn)物未能得到利用。這不 僅導(dǎo)致資源浪費，而且有時又嚴(yán)重污染環(huán)境。其實，秸稈作為農(nóng)業(yè)的副產(chǎn)品， 是一種有用的資源，利用現(xiàn)代生物，化工技術(shù)將秸桿中的纖維素材料轉(zhuǎn)化為飼 料、酒精、功能材料等產(chǎn)品，不僅可以作為新資源、新能源為人類造福，同時 也可以緩解或解決農(nóng)作物資源對環(huán)境污染的問題，因而成為世界各國競相開展 的研究課題，具有重大的戰(zhàn)略意義。本發(fā)明以農(nóng)作物秸桿像玉米稈、棉花稈及 地瓜蔓等富含纖維素的原料制備高吸水劑，為農(nóng)作物秸稈的深加工與應(yīng)用開辟 了一條途徑。
目前，合成高吸水劑的方法有液相均相體系合成法，非均相體系合成法， 固相法和其他特殊方法。在現(xiàn)有合成SAP的方法中，尚存在著一些不足有些需 耗費有機(jī)溶劑，有些需在無氧的條件下進(jìn)行而使用氮氣，有些產(chǎn)品在使用后不 易降解而污染環(huán)境。本發(fā)明采用以水為分散相的懸浮合成法，體系黏度低，在 有氧條件下進(jìn)行合成，不需氮氣保護(hù)，操作控制簡單；原料來自農(nóng)業(yè)副產(chǎn)物， 成本低，產(chǎn)品質(zhì)量均勻穩(wěn)定，且獲得了較高的吸水性和一定的生物可降解性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種農(nóng)作物秸桿制備纖維素多糖類可降解高吸水劑的 方法，原料來自農(nóng)業(yè)副產(chǎn)物，成本低，'產(chǎn)品質(zhì)量均勻穩(wěn)定，且獲得了較高的吸 水性和一定的生物可降解性。
本發(fā)明的技術(shù)方案 一種農(nóng)作物秸桿制備纖維素多糖類可降解高吸水劑的 方法，以農(nóng)作物秸桿為原料，通過秸桿中纖維素基體的精制和高吸水劑的合成 兩步驟制備纖維素多糖類可降解高吸水劑；
(1) 農(nóng)作物秸桿纖維素的提取與精制原料秸桿經(jīng)過切割預(yù)處理后在
5%~7%濃度的稀硝酸中于60~80°(:攪拌浸泡211后，抽濾清洗，再在5%~8%濃度 的堿液中于80 10(TC煮制2 3小時，并不停攪拌，水洗打纖后，進(jìn)行漂白，50°C 干燥得到白色的纖維素基材。
(2) 懸浮合成法制備纖維素多糖類高吸水劑將一定量的秸桿纖維素基材 投入聚合釜中，投料以秸桿重量計，投入到15-20倍量的1%-5%的氫氧化鈉溶 液中攪拌加熱至60°C ，使纖維素糊化溶脹至膠狀，30min后冷卻至室溫25~30°C ， 稱取3-5倍量的丙烯酸單體和l-2倍量的聚乙二醇于聚合釜并緩慢加入氫氧化鈉 溶液調(diào)節(jié)pH 7~8，攪拌均勻后依次添加秸桿、丙烯酸單體和聚乙二醇總重量 0.5%~1%的過硫酸鉀和0.02°/。~0.1%亞硫酸氫鈉作引發(fā)劑、0.8%~1.5%甘油作交 聯(lián)劑、和0.1%~0.2%表面活性劑吐溫-60，得到的懸浮液在攪拌條件下，于60'C 引發(fā)接枝共聚反應(yīng)2-4h后升溫至80-9(TC，直至生成白色的乳狀凝膠，反復(fù)洗漆， 烘箱中6(TC干燥脫水，粉碎，制得纖維素多糖類可降解高吸水劑。
吸水保水性質(zhì)測試以蒸餾水和生理鹽水分別測試高吸水劑吸液倍率，評 價高吸水劑的吸附性能。采用微生物降解法，以醬油曲霉為降解菌，進(jìn)行生物 可降解性能的試驗，使高吸水劑的降解狀況便于觀察和測試。
本發(fā)明制備的纖維素多糖類高吸水劑性狀及用途外觀為白色粉末，呈中 性，吸蒸餾水200 220倍，吸生理鹽水70 90倍，微生物降解性為15天降解率 35%。用于農(nóng)業(yè)土壤改良劑、水土保濕劑、植物沾根、提高發(fā)芽率；工業(yè)方面 用作干燥劑、蔬菜水果保鮮劑、衛(wèi)生材料吸液劑。
本發(fā)明的有益效果本發(fā)明以農(nóng)作物秸桿為原料，通過對其中纖維素的精
制和功能改性，從而得到高吸水性能的功能材料。本發(fā)明的高吸水劑保持了吸
水材料原有的吸收特性，生產(chǎn)工藝簡單，屬于生物可降解性產(chǎn)品；高吸水劑由 于具備良好的吸水、保水性能，在抗旱保肥、沙漠綠化、植樹造林、食品加工、 醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域顯示出巨大的應(yīng)用前景，有效的開發(fā)了廉價資源。本發(fā)明采用 以水為分散相的懸浮合成法，體系黏度低，在有氧條件下進(jìn)行合成，不需氮氣 保護(hù)，操作控制簡單；原料來自農(nóng)業(yè)副產(chǎn)物，成本低，產(chǎn)品質(zhì)量均勻穩(wěn)定，且 獲得了較高的吸水性和一定的生物可降解性。
具體實施方式
實施例l:玉米秸桿纖維素的精制
將玉米秸桿粉末20kg投入到400L、 5%硝酸溶液中，8(TC下攪拌2h，抽 濾清洗，然后加入300L、 5%氫氧化鈉溶液在90"C下攪拌3h,抽濾清洗，反復(fù) 攪打柔化纖維素10min，清洗雜質(zhì)，在有效氯濃度為5.8%的次氯酸鈉溶液50L 中進(jìn)行漂白處理2h， 5(TC干燥，即得到白色的秸桿纖維素6.0kg。
實施例2:懸浮法制備纖維素多糖類可降解吸水劑
將6.0kg的秸桿纖維素投入聚合釜中，在100L、 5%的氫氧化鈉溶液中攪拌 加熱至6(TC，使纖維素糊化溶脹至膠狀，30min后冷卻至室溫25 3(TC，將25kg 丙烯酸單體和8kg聚乙二醇、去離子水100kg投于聚合釜并緩慢加入5。/。氫氧化 鈉溶液調(diào)節(jié)懸浮液的pH=7~8。攪拌均勻后依次添加0.2kg的引發(fā)劑過硫酸鉀、 O.Olkg的亞硫酸氫鈉、0.5kg的交聯(lián)劑甘油、0.08kg的表面活性劑吐溫-60，懸浮 液在攪拌條件下，于6(TC引發(fā)接枝共聚反應(yīng)2h后升溫至9(TC，直至生成白色 的乳狀凝膠，反復(fù)洗滌，烘箱中6(TC干燥脫水，粉碎，即得產(chǎn)品吸水劑30Kg。
吸水劑性狀外觀為白色粉末，呈中性，吸蒸餾水200g/g，吸生理鹽水70g/g， 微生物(醬油曲霉)降解為15天降解率35%。
吸水保水性質(zhì)測試以蒸餾水和生理鹽水分別測試高吸水劑吸液倍率，評 價高吸水劑的吸附性能。采用微生物降解法，以醬油曲霉為降解菌，進(jìn)行生物 可降解性能的試驗，使高吸水劑的降解狀況便于觀察和測試。
用途用于農(nóng)業(yè)土壤改良劑、水土保濕劑、植物沾根，提高發(fā)芽率；工 業(yè)方面用作干燥劑、蔬菜水果保鮮劑、衛(wèi)生材料吸液劑。
權(quán)利要求
1.一種農(nóng)作物秸桿制備纖維素多糖類可降解高吸水劑的方法，其特征是以農(nóng)作物秸桿為原料，通過秸桿中纖維素基體的精制和高吸水劑的合成兩步驟制備纖維素多糖類可降解高吸水劑；(1)農(nóng)作物秸桿纖維素的提取與精制原料秸桿經(jīng)過切割預(yù)處理后在5％～7％濃度的稀硝酸中于60～80℃攪拌浸泡2h后，抽濾清洗，再在5％～8％濃度的堿液中于80～100℃煮制2～3小時，并不停攪拌，水洗打纖后，進(jìn)行漂白，50℃干燥得到白色的纖維素基材。(2)懸浮合成法制備纖維素多糖類高吸水劑將一定量的秸桿纖維素基材投入聚合釜中，投料以秸桿重量計，投入到15-20倍量的1％-5％的氫氧化鈉溶液中攪拌加熱至60℃，使纖維素糊化溶脹至膠狀，30min后冷卻至室溫25～30℃，稱取3-5倍量的丙烯酸單體和1-2倍量的聚乙二醇于聚合釜并緩慢加入氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH 7～8，攪拌均勻后依次添加秸桿、丙烯酸單體和聚乙二醇總重量0.5％～1％的過硫酸鉀和0.02％～0.1％亞硫酸氫鈉作引發(fā)劑、0.8％～1.5％甘油作交聯(lián)劑、和0.1％～0.2％表面活性劑吐溫-60，得到的懸浮液在攪拌條件下，于60℃引發(fā)接枝共聚反應(yīng)2-4h后升溫至80-90℃，直至生成白色的乳狀凝膠，反復(fù)洗滌，烘箱中60℃干燥脫水，粉碎，制得纖維素多糖類可降解高吸水劑。
全文摘要
一種農(nóng)作物秸稈制備纖維素多糖類可降解高吸水劑的方法，屬于農(nóng)副產(chǎn)品綜合利用和農(nóng)用化學(xué)品技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明涉及一種利用農(nóng)作物秸稈為主要原料制備纖維素多糖類的高吸水劑的方法，包括從農(nóng)作物秸稈中精制出纖維素基體、吸水劑合成。以玉米秸稈為例通過對其中纖維素的精制和功能改性，從而得到高吸水性能的功能材料。本發(fā)明的高吸水劑保持了吸水材料原有的吸收特性，生產(chǎn)工藝簡單，屬于生物可降解性產(chǎn)品；高吸水劑由于具備良好的吸水、保水性能，在抗旱保肥、沙漠綠化、植樹造林、食品加工、醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域顯示出巨大的應(yīng)用前景，有效的開發(fā)了廉價資源。
文檔編號C08F251/02GK101186677SQ20071030241
公開日2008年5月28日 申請日期2007年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月20日
發(fā)明者徐學(xué)明, 哪 楊, 謝正軍, 趙建偉, 力 鄧, 金征宇 申請人:江南大學(xué)