專利名稱：高錳酸鉀引發(fā)纖維素接枝改性制吸水材料的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是一種纖維素接枝聚合制備吸水材料的方法。
吸水材料具有很高的吸水能力，已被用作農(nóng)業(yè)、林業(yè)的保水劑、衛(wèi)生材料、香料緩釋劑等。除吸水能力之外，一般還要求材料具有較高的保水能力，吸水后具有一定的凝膠強度，希望材料具有較長的使用壽命。
現(xiàn)有技術中采用淀粉-丙烯腈接枝方法制備吸水材料(U.S.P3，661，815;3，997，484)。這種方法生產(chǎn)的材料雖然有很高的吸水能力，但原料淀粉經(jīng)糊化處理后有很大可溶性，改性后在水中會有部分材料緩慢溶解而流失，不利于長期應用。同時，淀粉鏈段較易受微生物侵蝕而分解，失去保水能力。用纖維素接枝得到的吸水材料沒有這些缺點。但纖維素的反應能力不如淀粉，難以得到具有滿意的吸水能力的產(chǎn)品?，F(xiàn)有采用纖維素與丙烯腈制吸水材料的接枝反應，大多采用較貴重的鈰鹽作共聚引發(fā)劑(U.S.P3，889，678;Ger offen2，612，846)。鈰鹽的接枝效率較高但價格昂貴，致使得到的吸水材料成本較高，難于廣泛應用。
本發(fā)明的目的是提供一種從纖維素出發(fā)，制備在吸水和保水方面具有優(yōu)良的綜合性能，價格較低廉的吸水材料的方法。本發(fā)明是在酸性介質(zhì)中，采用廉價的高錳酸鉀代替鈰鹽作纖維素和丙烯腈等烯類單體接枝共聚的引發(fā)劑，獲得了滿意的引發(fā)效率。
本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的采用棉纖維、人造纖維、漿泊或微晶纖維進行接枝反應，可得到纖維狀吸水材料或粉末狀吸水材料。將纖維素材料分散于一定量水中，然后在氮氣保護下加入與脫水葡萄糖單元的摩爾比為0.05-2∶1的高錳酸鉀溶液并充分攪拌，溶液調(diào)至酸性，所用酸為高氯酸鹽酸、硝酸或硫酸，酸與高錳酸鉀的當量比為0.03∶1-5∶1，于攪動下加入與脫水葡萄糖單元的摩爾比為0.5∶1-15∶1的烯類單體，在室溫至100℃下進行接枝聚合反應0.5-8小時，將產(chǎn)物中和過濾，在一定量堿液中進行皂化，皂化溫度為85-120℃，時間1-6小時。烯類單體可以是丙烯腈、丙烯酰胺、丙烯酸、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯。
本發(fā)明方法制備的吸水材料，具有滿意的綜合性能。其中纖維狀材料可迅速地吸收無離子水20倍以上，適于作衛(wèi)生材料和需要纖維狀材料的場合。用微晶纖維素、漿泊制得之粉末狀吸水材料可吸收無離子水200倍以上，不易破碎，保水能力強，與土壤混合后半年以上未見霉解跡象，適于作農(nóng)業(yè)、林業(yè)保水劑，在干旱條件下用它處理小麥等大田作物種子，可提高出苗率25%以上，用作碳銨肥料揮發(fā)抑制劑可提高氮素利用率2倍以上。
實例一在250ml園底燒并中，加入100ml水3g人造纖維，通氮氣20分鐘趕走空氣，在氮氣保護下加入0.5ml 2N硫酸水溶液和15ml2N高錳酸鉀溶液，在振蕩下浸泡20分鐘，倒掉溶液并用無離子水清洗纖維素2次，加入丙烯腈13g，溫度維持40℃反應4小時后，分離出未反應單體和水，加入250ml2N堿液，在105℃下水解，繼續(xù)振蕩6小時后在室溫下加入醋酸中和漿液，再用甲醇離析，纖維經(jīng)45℃烘干，此纖維吸水能力為20倍。
實例二在一四口燒瓶中，裝有攪拌，溫度計，加入7g微晶纖維素和100ml水，通氮氣趕走空氣，加入2N高錳酸鉀水溶液3ml，2N硫酸溶液15ml，溫度升至80℃，加入丙烯腈30g反應0.5小時，反應完成后加堿到中性，用水洗滌接枝產(chǎn)物，把產(chǎn)物與200ml 2N堿液混合，在攪拌下加熱至90℃，反應6小時后加一定量醋酸中和，再加乙醇離析沉淀物并在40℃真空干燥，粉碎過60目篩，產(chǎn)物吸水為300倍。
實例三在一四口燒瓶中，裝有攪拌、溫度計，加入8g漿泊，100ml水通氮氣趕走空氣，加入2N高錳酸鉀溶液12ml，2N鹽酸水溶液12ml，溫度計升至80℃，加入丙烯腈5g，反應0.5小時，反應結(jié)束后加入NaOH溶液進行中和，并用水洗滌接枝產(chǎn)物，再將接枝物與100ml2N堿液混合，在攪拌下加熱至90℃反應6小時后，加一定量醋酸中和，再加甲醇離析沉淀物并在40℃真空干燥，粉碎過100目篩，產(chǎn)物吸水為300倍。
權(quán)利要求
1.一種纖維素接枝烯類制備吸水材料的方法。該法包括烯類單體和纖維素在室溫至100℃下接枝共聚0.5-8小時，并用與烯類單體摩爾比為0.5∶1-3∶1的堿水溶液處理接枝物。其特征是以微晶纖維素為原料在酸性介質(zhì)中以高錳酸鉀作引發(fā)劑使纖維素與烯類接枝共聚。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的方法，其特征為原材料纖維素可以是棉纖維、人造纖維、漿泊或微晶纖維素。
3.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的方法，其特征為引發(fā)劑高錳酸鉀的用量是它與脫水葡萄糖單元的摩爾比為0.05-2∶1。
4.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的方法，其特征為烯類單體可以是丙烯腈、丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯。
5.根據(jù)權(quán)利要求1和4中所述的方法，其特征為烯類尤其是丙烯腈的用量是它與脫水葡萄糖單元的摩爾比為0.5∶1-15∶1。
6.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的方法，其特征為聚合接枝的酸性介質(zhì)，所用酸為鹽酸、硝酸(高氯酸)或硫酸，酸與引發(fā)劑高錳酸鉀當量比為0.03∶1-5∶1。
全文摘要
本發(fā)明是纖維素接枝聚合制備吸水材料的方法。從纖維素與丙烯腈等烯類單體的接枝反應制吸水材料，大多采用鈰鹽作引發(fā)劑，接枝效率雖高，但價錢昂貴。本發(fā)明提供的方法是在酸性介質(zhì)中采用高錳酸鉀代替鈰鹽作引發(fā)劑，使棉纖維或人造纖維進行接枝反應，可得纖維狀吸水材料，使微晶纖維素接枝得到粉末狀吸水材料。本發(fā)明提供的制備方法所得吸水材料可迅速地吸收無離子水20倍至200倍以上，吸水后凝膠強度高，不易破碎，保水能力強，適合作衛(wèi)生材料和農(nóng)業(yè)、林業(yè)保水劑。
文檔編號C08F251/02GK1055185SQ9010169
公開日1991年10月9日 申請日期1990年3月24日 優(yōu)先權(quán)日1990年3月24日
發(fā)明者楊淑英, 張震亞 申請人:中國科學院廣州化學研究所