一種有機-無機復合型高吸水性樹脂的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及一種有機-無機復合型高吸水性樹脂材料，屬于農林業用的高分子材 料領域。
【背景技術】
[0002] 我國是世界上可利用水資源缺乏較嚴重的國家，干旱少雨地區分布較廣。在缺水 地區保護水資源，加強實施高效節水機制，對于我國農、林、牧、副業和生態環境的保護W及 可持續發展都具有十分重大的意義。其中高吸水性樹脂起到重要作用。
[0003] 高吸水性樹脂（super absorbent polymer,簡稱SAP)是一種具有高效吸水和高效 保水性能的功能高分子材料的總稱，用于農業與園藝方面時又稱為保水劑或±壤改良劑， 自1961年成功研制W來已歷半個多世紀的發展。高吸水性樹脂分子鏈上帶有大量親水基 團，具有輕度交聯的=維網狀結構，能夠吸收自身重量幾百倍W至上千倍的水分，形成具有 一定力學強度的水凝膠，并且保水性能優良，吸水膨脹后即使加壓也很難把水分離出來。同 時吸水后的水凝膠又可W緩慢釋放水分，具有反復吸水的功能。吸水之前，高吸水性樹脂中 分子鏈相互靠猶纏結在一起，交聯成網狀結構，與水接觸時，水分子通過毛細作用和擴散作 用滲透到樹脂中，使分子鏈上的可電離基團在水中電離，由于分子鏈上同離子之間的斥力， 分子鏈伸展溶脹。同時，樹脂內外部溶液間的離子濃度差形成反滲透壓，水在反滲透壓的作 用下進一步進入樹脂中，形成水凝膠。當樹脂本身的交聯網狀結構及氨鍵使得凝膠膨脹達 到極限時，高吸水性樹脂實現最大吸水倍率。在一定溫度和壓力下，高吸水性樹脂能自發地 吸水，水進入樹脂中，使整個體系的自由洽降低，直到平衡。若水從樹脂中逸出，則自由洽升 高，不利于體系的穩定，所W常溫下即使施加壓力，水也不會從高吸水性樹脂中逸出，運歸 因于高吸水性樹脂的熱力學性質。
[0004] 高吸水性樹脂在生理衛生用品、城市園林綠化、抗旱保水、防沙治沙，水±保持、醫 療衛生、石油開采、建筑材料、交通運輸等多個領域得到了廣泛應用，尤其是在農業、林業、 環境改造方面發揮著重要作用。將高吸水性樹脂施于±壤中，其可在植物根系周圍形成無 數個微型"水庫"，降雨時吸收雨水并儲存起來，當±壤缺水時就會逐步釋放其儲存的水分， W供植物吸收利用。除此之外，高吸水性樹脂還能吸收肥料、農藥等，并緩慢的釋放出來W 增加肥效和藥效，從而改良±壤結構，增加±壤水分滲入率，減少±壤水分養分流失，提高 水肥利用效率，有助于農作物和林木成活。
[0005] 高吸水性樹脂最早由淀粉接枝聚丙締臘再經皂化制得，目前可分為淀粉系（包括 接枝淀粉、簇甲基化淀粉、憐酸醋化淀粉、淀粉黃原酸鹽等）、纖維素系(包括接枝纖維素、簇 甲基化纖維素、徑丙基化纖維素、黃原酸化纖維索等）、合成聚合物系(包括聚丙締酸鹽類、 聚乙締醇類、聚氧化燒控類、無機聚合物類等）、蛋白質系(包括大豆蛋白類、絲蛋白類、谷蛋 白類等)等幾大類，其它種類還有果膠、藻酸、殼聚糖、肝素等。其中聚丙締酸系高吸水性樹 脂具有生產成本低、工藝簡單、生產效率高、吸水能力強、產品保質期長等優點，是當前高吸 水性樹脂中的主流產品。
[0006] 現有技術中存在多種對高吸水性樹脂的改性方式。例如，CN103755897A公開了坡 縷石黏±基高吸水性樹脂，CN103172799A、CN103524681A、CN103122049A公開了使用各種不 同的纖維素 W獲得高吸水性樹脂，CN104072670A則使用徑甲基馬鈴馨渣制備高吸水性樹 脂。
[0007] 然而，目前的高吸水性樹脂普遍存在耐鹽性較差的缺點，當水中含有少量鹽類時， 反滲透壓降低，同時由于反離子的屏蔽作用，高分子鏈收縮，運都導致樹脂的吸水能力大大 下降。通常，高吸水性樹脂對生理鹽水的吸收能力只有對去離子水吸收能力的十分之一左 右。另外，高吸水性樹脂對離子較敏感，除鹽水外，溶液中含有的其它離子可對高吸水性樹 脂的吸收能力產生明顯的負面影響。由于高吸水性樹脂的實際使用環境中大多存在各種離 子，所W運一缺陷嚴重限制了高吸水性樹脂的推廣應用。

【發明內容】

[0008] 針對W上現有技術中存在的問題，本發明提供了一種有機-無機復合型高吸水性 樹脂，其具有吸水倍率高、耐鹽性好、環境適應程度廣、上壤改良能力強、制備方法簡便等優 點，適用于農業、林業、環境改造、園林綠化等領域。
[0009] 本發明還提供了一種有機-無機復合型高吸水性樹脂的制備方法。
[0010] 本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：
[0011] -種高吸水性樹脂，其制備原料包括聚合單體、交聯劑、引發劑、淀粉憐酸醋、氧化 纖維素、改性蒙脫±，其特征在于，W質量計，相對于100份聚合單體，交聯劑為0.03-0.10 份，且所述高吸水性樹脂對去離子水的吸收倍率為至少為llOOg/g，對生理鹽水的吸收倍率 為至少為130g/g。
[0012] 對于所述高吸水性樹脂，所述聚合單體包括丙締酸，丙締酷胺，2-丙締酷胺基-2-甲基丙橫酸、馬來酸酢，且上述四種單體的質量比為丙締酸:丙締酷胺:2-丙締酷胺-2-甲基 丙橫酸:馬來酸酢=1:1-2.5:0.5-1:0.5-1。
[0013] 對于所述高吸水性樹脂，所述氧化纖維素是由天然來源和可再生來源的纖維素經 粉碎至100目再在雙氧水中于80-95°C下蒸煮2小時而氧化制得，其中天然來源和可再生來 源的纖維素可來自木粉、竹粉、銀末粉、賴桿、再生紙漿、浮水植物(例如鳳眼蓮)等。
[0014] 對于所述高吸水性樹脂，所述改性蒙脫±為有機季錠鹽改性的納米蒙脫±。
[001引對于所述高吸水性樹脂，所述交聯劑為N，N-亞甲基雙丙締酷胺，且相對于100份聚 合單體，其優選為0.05-0.08份。
[0016] 對于所述高吸水性樹脂，所述引發劑為過硫酸鹽，例如過硫酸鋼、過硫酸鐘、過硫 酸錠。
[0017] 對于所述高吸水性樹脂，其對去離子水的吸收倍率優選至少為1150g/g，更優選至 少為1200g/g，其對生理鹽水的吸收倍率優選至少為135g/g，更優選至少為140g/g。
[0018] 對于所述高吸水性樹脂，相對于100份聚合單體，引發劑為0.10-0.25份，淀粉憐酸 醋為5-10份，氧化纖維素為5-15份，改性蒙脫±為5-15份；
[0019] 優選引發劑為0.15-0.22份，淀粉憐酸醋為5-8份，氧化纖維素為7-12份，改性蒙脫 ±為7-12份；
[0020] 更優選引發劑為0.18份，淀粉憐酸醋為7份，氧化纖維素為10份，改性蒙脫±為10 份。
[0021 ]所述局吸水性樹脂的制備方法為：
[0022] 第一步，按用量和比例準備各反應原料；
[0023] 第二步，在足量去離子水中加入各種聚合單體、淀粉憐酸醋、氧化纖維素、改性蒙 脫±，邊攬拌邊逐漸升溫至35-4(TC，使各原料組分充分混合；
[0024] 第=步，將交聯劑和引發劑充分混合后加入上述第二步得到的反應混合體系中， 邊攬拌邊逐漸升溫至75-80°C，反應2-3小時；
[0025] 第四步，將產物水洗后再用乙醇洗涂，然后真空干燥。
[0026] 在本發明的高吸水性樹脂中，發明人經過長期的研究和大量的試驗，發現了優化 配方。高吸水性樹脂中各組分通過相互協同作用，使得制品具有優良的綜合性能。
[0027] 高吸水性樹脂屬于高分子電解質，分子內部有眾多強吸水基團如簇基、徑基等。樹 脂與水接觸時，分子表面的親水基團電離，電離形成的陰離子聚合物在網絡空間相互排斥， 從而引起網絡空間擴張，擴張的網絡結構導致高吸水性樹脂內部溶液與外界水分之間存在 滲透