本發(fā)明涉及生物質(zhì)處理技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種基于稻殼炭的生物質(zhì)基樹脂材料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

高吸水性樹脂是一種新型的高分子材料，它能夠吸收自身重量幾百倍至幾千倍的水分，無(wú)毒、無(wú)害、無(wú)污染；吸水能力特強(qiáng)，保水能力特高，通過(guò)丙烯酸聚合得到的高分子量聚合物→高保水量，高負(fù)荷下吸收量的平衡，所吸水分不能被簡(jiǎn)單的物理方法擠出，并且可反復(fù)釋水、吸水。

稻殼炭是碳化的稻殼，稻殼炭成份中有大量二氧化硅和炭，通過(guò)一定的物理、化學(xué)過(guò)程后，使其在橡膠制品中作為填充補(bǔ)強(qiáng)材料具有良好的補(bǔ)強(qiáng)性能，由于其薄殼狀結(jié)構(gòu)，在空氣中形成阻隔，因此具有極為優(yōu)越的保溫、絕熱性能。對(duì)鏈鑄、鋼水包、鐵水包、連水中間罐及其他金屬覆蓋起到很好的保溫隔熱，可以減少鋼材縮孔，對(duì)提高鋼材的成材率極為有利。

稻殼炭作為生物質(zhì)，其來(lái)源廣泛，產(chǎn)量豐富且廉價(jià)，生物質(zhì)基的樹脂材料是目前的研究熱點(diǎn)，申請(qǐng)?zhí)枮?01510495434.8的中國(guó)專利公開了一種稻殼炭基保水劑的制備方法及稻殼炭基保水劑，但該專利僅僅研究了所得到的保水劑在不同酸堿環(huán)境下吸水能力，然而現(xiàn)有技術(shù)中的樹脂材料不僅要考察吸水能力，還要考察吸鹽水能力，吸尿素能力（農(nóng)業(yè)中）以及保水能力和保尿素能力，現(xiàn)有技術(shù)目前還沒(méi)有一種吸水能力、吸鹽水能力、吸尿素能力（農(nóng)業(yè)中）、保水能力、保尿素能力都很強(qiáng)的樹脂材料的制備方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，提供一種基于稻殼炭的生物質(zhì)基樹脂材料的制備方法。

本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供上述方法獲得的基于稻殼炭的生物質(zhì)基樹脂材料。

本發(fā)明的第三個(gè)目的是提供所述基于稻殼炭的生物質(zhì)基樹脂材料的應(yīng)用。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的：

一種基于稻殼炭的生物質(zhì)基樹脂材料的制備方法，包括以下步驟：將稻殼炭與丙烯酰胺溶液混合后，加入引發(fā)劑和交聯(lián)劑，在70～90℃下進(jìn)行接枝聚合反應(yīng)，將接枝后的聚合產(chǎn)物用水解、洗滌干燥后即得生物質(zhì)基樹脂材料；所述丙烯酰胺與稻殼炭的質(zhì)量比為1.5：1～2.5：1，且稻殼炭與丙烯酰胺的質(zhì)量比不等于1：1。

本發(fā)明是將稻殼炭與丙烯酰胺聚合獲得樹脂材料，在實(shí)際獲得樹脂材料時(shí)，不僅要考慮樹脂本身的吸水性能，還要考慮其對(duì)環(huán)境的友好性，以及吸收除了水之外的其他液體的性能，本發(fā)明通過(guò)改進(jìn)樹脂材料的制備方法，發(fā)現(xiàn)，稻殼炭和丙烯酰胺在聚合反應(yīng)過(guò)程中，稻殼炭（原料）和丙烯酰胺（單體）的質(zhì)量以及聚合溫度顯著影響最終獲得樹脂材料的性能，在綜合多個(gè)因素下，優(yōu)化出了一種基于稻殼炭的生物質(zhì)基樹脂材料，其吸水能力、吸鹽水能力、吸尿素能力（農(nóng)業(yè)中）、保水能力、鹽水能力、保尿素能力都很強(qiáng)。

優(yōu)選地，所述與丙烯酰胺與稻殼炭的質(zhì)量比為1.5：1；所述接枝聚合反應(yīng)的溫度為70℃。

本發(fā)明還提供上述方法獲得的基于稻殼炭的生物質(zhì)基樹脂材料。

本發(fā)明所述基于稻殼炭的生物質(zhì)基樹脂材料可用于常規(guī)的吸水，也可用于農(nóng)業(yè)中吸鹽水或者尿素增加肥效，因此，本發(fā)明還提供所述稻殼炭的生物質(zhì)基樹脂材料在吸水、保水中的應(yīng)用，還提供所述稻殼炭的生物質(zhì)基樹脂材料在增加肥效中的應(yīng)用。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

本發(fā)明提供了一種基于稻殼炭的生物質(zhì)基樹脂材料的制備方法，包括以下步驟：將稻殼炭與丙烯酰胺溶液混合后，加入引發(fā)劑和交聯(lián)劑，在70～90℃下進(jìn)行接枝聚合反應(yīng)，將接枝后的聚合產(chǎn)物用水解、洗滌干燥后即得生物質(zhì)基樹脂材料；所述丙烯酰胺與稻殼炭的質(zhì)量比為1.5：1～2.5：1，且稻殼炭與丙烯酰胺的質(zhì)量比不等于1：1，利用本發(fā)明獲得的樹脂材料不僅可生物降解，對(duì)環(huán)境友好，而且其吸水能力、吸鹽水能力、吸尿素能力（農(nóng)業(yè)中）、保水能力、鹽水能力、保尿素能力都很強(qiáng)，具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。

附圖說(shuō)明

圖1為單體質(zhì)量對(duì)樹脂材料的吸水倍數(shù)的影響。

圖2為原料質(zhì)量對(duì)樹脂材料的吸水倍數(shù)的影響。

圖3為接枝聚合溫度對(duì)樹脂材料的吸水倍數(shù)的影響。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合說(shuō)明書附圖和具體實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的內(nèi)容，但不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。在不背離本發(fā)明精神和實(shí)質(zhì)的情況下，對(duì)本發(fā)明方法、步驟或條件所作的簡(jiǎn)單修改或替換，均屬于本發(fā)明的范圍；若未特別指明，實(shí)施例中所用的技術(shù)手段為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的常規(guī)手段。

生物質(zhì)基樹脂材料的制備過(guò)程：將一定量的丙烯酰胺溶于100ml水中，完全溶解后，與稻殼炭原料在30℃混合，再一并加入500ml燒杯中，攪拌半小時(shí)，并加熱到50～90℃。向燒杯中加入90ml一定濃度的引發(fā)劑（過(guò)硫酸鉀，0.02469M）溶液和60ml的交聯(lián)劑（N,N’-亞甲基雙丙烯酰胺，0.00866M）溶液，在70～90℃溫度下發(fā)生接枝聚合反應(yīng)，并控制好攪拌速度為500r/min。體系中生成凝膠物質(zhì)，即接枝后的聚合產(chǎn)物；向燒杯中加入100ml 0.7mol/L的NaOH溶液，攪拌，分散均勻。水浴加熱，水解反應(yīng)一段時(shí)間后，水洗成中性，再用乙醇沉淀，洗滌，放干燥箱干燥即得生物質(zhì)基樹脂材料。

實(shí)施例1～11

實(shí)施例1～11的制備方案按照表1進(jìn)行（每個(gè)實(shí)施例的具體制備方案中，交聯(lián)劑和引發(fā)劑的用量都一致，其中交聯(lián)劑的用量為0.08g，引發(fā)劑的用量為0.6g），由表1可知，實(shí)施例8所述制備方案獲得的樹脂材料吸水性能最好。

實(shí)施例12 單體質(zhì)量對(duì)樹脂制備的影響

結(jié)果如圖1（原料質(zhì)量10g，合成溫度90℃）所示，原料質(zhì)量一定，且小于等于單體質(zhì)量時(shí)，隨著單體的質(zhì)量增加，原料的質(zhì)量和單體的質(zhì)量相差越來(lái)越大，吸水倍數(shù)增加，但當(dāng)單體的質(zhì)量等于原料質(zhì)量時(shí)，就會(huì)影響樹脂的成型（如表1實(shí)施例2），使吸水效果下降。

實(shí)施例13 原料質(zhì)量對(duì)樹脂制備的影響

結(jié)果如圖2（單體質(zhì)量15g，合成溫度90℃）所示，單體質(zhì)量一定且大于原料質(zhì)量時(shí)，隨著原料質(zhì)量的增加，原料的質(zhì)量和單體的質(zhì)量相差越來(lái)越小，吸水倍數(shù)增加，但是結(jié)合原料質(zhì)量一定，單體質(zhì)量變化時(shí)的吸水倍數(shù)變化發(fā)現(xiàn)（實(shí)施例12）：當(dāng)單體的質(zhì)量接近原料質(zhì)量時(shí)，就會(huì)影響吸水劑的成型，使吸水效果下降。即吸水倍數(shù)先增加，到峰值后，繼續(xù)增加單體的投入量，吸水倍數(shù)有所下降。

實(shí)施例14 接枝聚合溫度對(duì)樹脂制備的影響

結(jié)果如圖3（單體質(zhì)量21g，原料質(zhì)量10g）所示，合成溫度的增加，高吸水樹脂的吸水倍數(shù)先增加，到峰值后，吸水倍數(shù)下降。溫度是影響反應(yīng)的重要因素之一，升高溫度使引發(fā)劑分解更容易，單體分子擴(kuò)散加速，從而鏈引發(fā)和鏈增長(zhǎng)反應(yīng)更快得進(jìn)行。但是如果溫度太高，則反應(yīng)速度太快，同時(shí)反應(yīng)過(guò)程中放出大量的聚合熱，導(dǎo)致鏈終止和鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)速度增加。溫度太低則共聚樹脂的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)無(wú)形成?？傊?，當(dāng)溫度較低時(shí)，反應(yīng)很難發(fā)生，反應(yīng)物不形成凝膠；溫度較高時(shí)，會(huì)發(fā)生暴聚，反應(yīng)無(wú)法控制。

實(shí)施例15 實(shí)施例1～11的保水能力

本實(shí)施例考察的是實(shí)施例實(shí)施例1～11所述制備方案獲得的樹脂材料的保水能力，結(jié)果如表2。

由于實(shí)施例2和實(shí)施例10的制備方案獲得的樹脂材料的成型效果差，不能用于后續(xù)的實(shí)驗(yàn)研究中，因此，表2考察了其他實(shí)施例的制備方案獲得的樹脂材料的保水能力，實(shí)施例11獲得的樹脂材料的保水能力最強(qiáng)，其次是實(shí)施例5和實(shí)施例6制備得到的樹脂材料。

實(shí)施例16 實(shí)施例1～11的吸鹽水能力和保鹽水能力

本實(shí)施例考察的是實(shí)施例1～11所述制備方案吸0.9%鹽水的能力和保0.9%鹽水的能力，結(jié)果如表3和表4。

在吸鹽水能力方面，從表3中可以看出，實(shí)施例7所述制備方案獲得的樹脂材料吸鹽水能力最強(qiáng)，從表4可知實(shí)施例6所述制備方案獲得的樹脂材料的保鹽水能力最強(qiáng)。

實(shí)施例17 實(shí)施例1～11的吸尿素能力和保尿素能力

本實(shí)施例考察的是實(shí)施例1～11所述方案吸0.9%尿素的能力和保0.9%尿素的能力，結(jié)果如表5和表6。

在吸尿素方面，實(shí)施例6所述制備方案獲得的樹脂材料能力最強(qiáng)（表5），在保持尿素不流失方面，實(shí)施例8所述制備方案獲得的樹脂材料能力最強(qiáng)（表6），綜合表1～6，最終是實(shí)施例6所述制備方案獲得的樹脂材料在各方面效果最好。