專利名稱：一種利用入侵植物合成高吸水性樹脂的方法
技術領域：
本發明涉及一種利用入侵植物合成高吸水性樹脂的方法，屬于高分子吸水膨脹樹脂技術領域。
背景技術：
高吸水性樹脂是自20世紀60年代開始發展起來的含有強親水基團的新型高分子材料。它作為一種新型的功能高分子材料，自誕生以來一直受到廣泛的關注，其強親水性基團和交聯度，通過水合作用能吸收其自身質量數百倍甚至上千倍的水而溶脹呈凝膠狀，在一定的壓力下水不會析出，凝膠物干燥后可以恢復其吸水性能。常見的高吸水性樹脂有三類，即淀粉系、合成系及纖維素系。公開號為CN 101864036 A的中國專利公開了一種纖維素系高吸水性樹脂的制備方法。該方法對于纖維素改性合成的超強高吸水性樹脂過程中，需要制備羧甲基纖維素，分醚化和交聯兩步，而纖維素的醚化需要用到氯乙酸試劑，該試劑是一種有毒試劑，在生產時會對人體及環境產生一定影響。在聚合的反應步驟需要活化0. 5 2h，加入引發劑(NH4)2S2Oi^ISO. 5 2h，加入中和度為509Γ80%的預聚合物水浴加熱反應廣5h，加入交聯劑繼續反應l_3h，得到高吸水性樹脂。該合成步驟較為繁瑣，生產時間周期較長，不利規模生產，未反應完全的有毒試劑會對環境造成污染。

發明內容
本發明所要解決的技術問題提供一種利用廢棄的外來入侵植物合成高吸水性樹脂的方法，其能夠通過較低的成本、簡單的步驟和較短的生產周期合成高吸水性樹脂，且生產的高吸水性樹脂吸水能力強、無毒、易于環境降解。為了達到上述目的，本發明提供了一種利用入侵植物合成高吸水性樹脂的方法，其特征在于，具體步驟為
第一步將入侵植物秸稈粉碎，將其加入到堿溶液中，加熱處理，水洗，烘干，再將其加入到酸溶液中，加熱處理，水洗，烘干，用粉碎機進一步粉碎得到纖維素；
第二步分別配制丙烯酸溶液、引發劑溶液、丙烯酰胺溶液和交聯劑溶液，調節丙烯酸溶液的PH值至6 8，將交聯劑溶液加入到丙烯酰胺溶液中得到丙烯酰胺和交聯劑的混合溶液；
第三步向第一步所得的纖維素中依次加入第二步所得的丙烯酸溶液、引發劑溶液以及丙烯酰胺和交聯劑的混合溶液，攪拌均勻，水浴加熱升溫至65、5°C，聚合反應，直至體系呈膠狀時停止攪拌(該過程約為纊20分鐘)，取出所得的凝膠，用乙醇或丙酮洗滌，抽濾，真空干燥，即得到高吸水性樹脂。優選地，所述第一步中的入侵植物為菊科一枝黃花屬植物一枝黃花。優選地，所述第一步中入侵植物粉碎后的長度為廣5mm。優選地，所述第一步中的堿溶液為質量百分比濃度為39Γ15%的氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液，加熱的溫度為13(T17(TC，處理時間為5-30分鐘，烘干溫度控制在5(T90°C。優選地，所述第一步中的酸溶液為0.5 1. 5mol/L硝酸溶液，加熱的溫度為 8(Tl20°C，處理時間為20-40分鐘。優選地，所述第二步中的引發劑為受熱容易分解成自由基的化合物，優選為過硫酸鹽體系，如過硫酸鉀或過硫酸銨。優選地，所述第二步中的引發劑與第一步所得的纖維素的重量比為0.002、. 5: 1。優選地，所述第二步中的交聯劑為N，N-亞甲基雙丙烯酰胺，其與第一步所得的纖維素的重量比為0. 00Γ0. 03 :1。優選地，所述第二步中的丙烯酰胺與第一步所得的纖維素的重量比為廣12 :1。優選地，所述第二步中的丙烯酸與第一步所得的纖維素的比例為2 15ml :lg。本發明的優點是
1、本發明將入侵植物作為植物原料，不僅能降低生產成本，而且能保護環境；
2、本發明通過簡單的步驟和較短的生產周期合成高吸水性樹脂，且生產的高吸水性樹脂吸水能力強、無毒、易于環境降解。


圖1為入侵植物原材料接枝前后的紅外光譜對比圖。
具體實施例方式下面結合實施例來具體說明本發明。實施例1-3中所用的N，N-亞甲基雙丙烯酰胺購自國藥集團化學試劑有限公司，過硫酸鉀購自上海精細化工科技有限公司，丙烯酰胺購自上海精細化工材料研究所，丙烯酸(AA)購自國藥集團化學試劑有限公司。實施例1-3 中所用的入侵植物為菊科一枝黃花屬植物一枝黃花(^Wii/aw Canadensis L.)。實施例1
將加拿大一枝黃花植物秸稈粉碎至3 4mm，烘干，加入質量百分比濃度為14%的氫氧化鈉溶液于170°C下油浴蒸煮5分鐘，將其用水洗至pH=7，放入真空干燥箱中50°C下烘干。然后加入0. 5mol/L的硝酸在80°C下處理40分鐘，得到的堿纖維素用水洗至pH=7，烘干，待用。溶液配制分別為取4ml丙烯酸溶于12ml蒸餾水中，用25%的氫氧化鈉中和至 pH=6 ；將0. 86g過硫酸鉀溶于6. 4ml蒸餾水中；將24g丙烯酰胺溶于22ml蒸餾水中；將 0. 017g交聯劑N，N-亞甲基雙丙烯酰胺溶于6. 4ml蒸餾水中；再將配制好的交聯劑溶液加入丙烯酰胺當中，攪拌均勻。取2g堿纖維素于反應容器中，依次加入配置好的丙烯酸中和溶液、過硫酸鉀溶液、丙烯酰胺和交聯劑混合液，于65°C下水浴加熱聚合反應，直至體系呈膠狀時停止攪拌， 取出凝膠，用乙醇洗滌，用循環水式真空泵抽濾，將產物于60°C的真空干燥箱中烘干，粉碎， 即可得到高吸水性樹脂，測得其吸蒸餾水倍率達到579g/g，吸鹽水倍率達到83g/g。如圖1所示，為入侵植物原材料接枝前后的紅外光譜對比圖。a線為未反應纖維的紅外光譜曲線，b線為反應生成的吸水樹脂的紅外光譜曲線。從圖中可看出，在2925CHT1處出現的C-H伸縮振動、在1648CHT1處出現的C=H伸縮振動、1507 cnT1處出現的C=C骨架振動以及在1379 cm—1和668 cm—1為面外彎曲等處峰位前后均沒有變化，而在b線中的1172 cm-1處出現了飽和酯C-C(=0)-0譜帶，說明加拿大一枝黃花與丙烯酸發生了酯化反應。在 1049 cnT1處出現了醚R-O伸縮，說明加拿大一枝黃花的O-H鍵已經斷裂，產生了醚鍵，說明了接枝反應的發生。實施例2
將加拿大一枝黃花植物秸稈粉碎至3 4mm，烘干，加入質量百分比濃度為11%的氫氧化鈉溶液于130°C下油浴蒸煮30分鐘，將其用水洗至pH=7，放入真空干燥箱中90°C下烘干。 然后結合1. 5mol/L的硝酸在120°C下處理20分鐘，得到的堿纖維素用水洗至pH=7，烘干， 待用。溶液配制分別為取16. 5ml丙烯酸溶于12ml蒸餾水中，用25%的氫氧化鈉中和至 pH=7 ；將0. Ig過硫酸鉀溶于6. 4ml蒸餾水中；將2g丙烯酰胺溶于22ml蒸餾水中；將0. 06g 交聯劑N，N-亞甲基雙丙烯酰胺溶于6. 4ml蒸餾水中；再將配制好的交聯劑溶液加入丙烯酰胺當中，攪拌均勻。取2g堿纖維素于反應容器中，依次加入配置好的丙烯酸中和溶液、過硫酸鉀溶液、丙烯酰胺和交聯劑混合液，于85°C下水浴加熱聚合反應，直至體系呈膠狀時停止攪拌， 取出凝膠，用乙醇洗滌，用循環水式真空泵抽濾，將產物于60°C的真空干燥箱中烘干，粉碎， 即可得到高吸水性樹脂，測得其吸蒸餾水倍率達到494g/g，吸鹽水倍率達到74g/g。實施例3
將加拿大一枝黃花植物秸稈粉碎至3 4mm，烘干，加入質量百分比濃度為3%的氫氧化鈉溶液于150°C下油浴蒸煮30分鐘，將其用水洗至pH=7，放入真空干燥箱中60°C下烘干。 然后結合lmol/L的硝酸在100°C下處理30分鐘，得到的堿纖維素用水洗至pH=7，烘干，待用。溶液配制分別為取30ml丙烯酸溶于12ml蒸餾水中，用25%的氫氧化鈉中和至 pH=8 ；將0. 96g過硫酸鉀溶于6. 4ml蒸餾水中；將24g丙烯酰胺溶于22ml蒸餾水中；將 0. OOSg交聯劑N，N-亞甲基雙丙烯酰胺溶于6. 4ml蒸餾水中；再將配制好的交聯劑溶液加入丙烯酰胺當中，攪拌均勻。取2g堿纖維素于反應容器中，依次加入配置好的丙烯酸中和溶液、過硫酸鉀溶液、丙烯酰胺和交聯劑混合液，于95°C下水浴加熱聚合反應，直至體系呈膠狀時停止攪拌， 取出凝膠，用乙醇洗滌，用循環水式真空泵抽濾，將產物于60°C的真空干燥箱中烘干，粉碎， 即可得到高吸水性樹脂，測得其吸蒸餾水水倍率達到473g/g，吸鹽水倍率達到77g/g。
權利要求
1.一種利用入侵植物合成高吸水性樹脂的方法，其特征在于，具體步驟為第一步將入侵植物秸稈粉碎，將其加入到堿溶液中，加熱處理，水洗，烘干，再將其加入到酸溶液中，加熱處理，水洗，烘干，用粉碎機進一步粉碎得到纖維素；第二步分別配制丙烯酸溶液、引發劑溶液、丙烯酰胺溶液和交聯劑溶液，調節丙烯酸溶液的PH值至6 8，將交聯劑溶液加入到丙烯酰胺溶液中得到丙烯酰胺和交聯劑的混合溶液；第三步向第一步所得的纖維素中依次加入第二步所得的丙烯酸溶液、引發劑溶液以及丙烯酰胺和交聯劑的混合溶液，攪拌均勻，水浴加熱升溫至65、5°C，聚合反應，直至體系呈膠狀時停止攪拌，取出所得的凝膠，用乙醇或丙酮洗滌，抽濾，真空干燥，即得到高吸水性樹脂。
2.如權利要求1所述的利用入侵植物合成高吸水性樹脂的方法，其特征在于，所述第一步中的入侵植物為菊科一枝黃花屬植物一枝黃花。
3.如權利要求1所述的利用入侵植物合成高吸水性樹脂的方法，其特征在于，所述第一步中入侵植物粉碎后的長度為廣5mm。
4.如權利要求1所述的利用入侵植物合成高吸水性樹脂的方法，其特征在于，所述第一步中的堿溶液為質量百分比濃度為39Γ15%的氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液，加熱的溫度為 13(Tl7(TC，處理時間為5-30分鐘，烘干溫度控制在5(T90°C。
5.如權利要求1所述的利用入侵植物合成高吸水性樹脂的方法，其特征在于，所述第一步中的酸溶液為0. 5 1. 5mol/L硝酸溶液，加熱的溫度為8(Tl2(TC，處理時間為20-40分鐘。
6.如權利要求1所述的利用入侵植物合成高吸水性樹脂的方法，其特征在于，所述第二步中的引發劑為過硫酸鉀或過硫酸銨。
7.如權利要求1所述的利用入侵植物合成高吸水性樹脂的方法，其特征在于，所述第二步中的引發劑與第一步所得的纖維素的重量比為0. 002、. 5:1。
8.如權利要求1所述的利用入侵植物合成高吸水性樹脂的方法，其特征在于，所述第二步中的交聯劑為N，N-亞甲基雙丙烯酰胺，其與第一步所得的纖維素的重量比為 0. ΟΟΓΟ. 03 :1ο
9.如權利要求1所述的利用入侵植物合成高吸水性樹脂的方法，其特征在于，所述的第二步中的丙烯酰胺與第一步所得的纖維素的重量比為廣12 :1。
10.如權利要求1所述的利用入侵植物合成高吸水性樹脂的方法，其特征在于，所述第二步中的丙烯酸與第一步所得的纖維素的比例為2 15ml :lg。
全文摘要
本發明提供了一種利用入侵植物合成高吸水性樹脂的方法，其特征在于，具體步驟為將入侵植物秸稈粉碎，將其加入到堿溶液中，加熱處理，水洗，烘干，再將其加入到酸溶液中，加熱處理，水洗，烘干，用粉碎機進一步粉碎得到纖維素；向所得的纖維素中依次加入丙烯酸溶液、引發劑溶液以及丙烯酰胺和交聯劑的混合溶液，攪拌均勻，水浴加熱升溫至65~95℃，聚合反應，直至體系呈膠狀時停止攪拌，取出所得的凝膠，用乙醇或丙酮洗滌，抽濾，真空干燥，即得到高吸水性樹脂。本發明將入侵植物作為植物原料，不僅能降低生產成本，而且能保護環境。
文檔編號C08F251/02GK102344532SQ20111020524
公開日2012年2月8日 申請日期2011年7月21日 優先權日2011年7月21日
發明者曾鈺, 楊再福 申請人:東華大學