[发明专利]一种纳米纤维素超强吸水树脂的制备方法

说明书

本发明属于有机高分子化合物领域，尤其涉及一种纳米纤维素超强吸水树脂的制备方法，其制备方法是：对纳米纤维素溶液预超声分散处理，配置一定量的丙烯酰胺溶液，再将丙烯酸置于冰水浴下加入氢氧化钠中和成丙烯酸钠溶液，然后将三者充分混合后升温，混合液中加入一定浓度的过硫酸钾引发剂和N,N‑亚甲基双丙烯酰胺交联剂来引发纳米纤维素的聚合反应，整个制备过程不需要通氮除氧，操作简单，且制备过程环保，无污染，具有良好的推广价值，该制备方法制得的高吸水树脂可吸蒸馏水高达2500倍，生理盐水133倍。

技术领域

本发明属于有机高分子化合物领域，尤其涉及一种纳米纤维素超强吸水树脂的制备方法。

背景技术

高吸水树脂(Superabsorbent Polymer，简称SAP)是近年来高分子领域发展迅速的一类新型材料，它是一种含有亲水基团并具有三维空间网络结构的强亲水性高聚物，具有良好的吸水和保水性能，相比传统的海绵、棉花等吸水材料具有更高的吸水率、保水性、可抗压等优点。且SAP既不溶于水也不溶于有机溶剂，对生物组织无刺激作用，且可重复使用。由于SAP具有吸水量大、吸水速度快、保水能力强，对光和热的稳定性好、能和其他高分子材料共混等特点，因此被广泛用于农业、林业、土木建筑、食品加工、石油化工、环境保护及医疗卫生等多个领域，尤其是在农业上成为越来越重要的农用化学品。

随着能源危机的到来，利用石油化工原料合成的SAP面临着成本逐年增加的问题，并且合成类的SAP的难以降解也限制了其应用，因此，以天然的、廉价的原料合成可降解的SAP已经成为本领域的研究热点。目前，本领域的研究主要集中在淀粉类SAP方面，主要为淀粉和聚丙烯酸/聚丙烯酰胺的聚合产物。淀粉具有价格低廉、生物降解性能好等优点，但是其凝胶强度差、耐盐碱性差，使用寿命较短，并且，使用淀粉制备SAP要消耗大量的粮食，造成本末倒置的局面。

纤维素也是合成SAP的一种重要原料。纤维素的来源广泛，且成本低，经过简单的酸解处理后就可达到纳米级别，同时具有了纳米级的各种优异特性。加入少量的纳米纤维素就可以在很大程度上提高吸水性能同时降低生产成本。目前合成吸水树脂主要有水溶液聚合法，反相悬浮聚合法和乳液聚合法。工业上主要以水溶液聚合法为主，生产操作简单、效率高。但是工业上生产的纤维素类SAP的吸水倍率、耐盐吸水倍率不够高，凝胶强度不理想。

发明内容

本发明为了解决现有的纤维素类高吸水树脂吸水倍率、耐盐吸水倍率不高的问题，提供一种纳米纤维素超强吸水树脂的制备方法。

为了达到上述目的，本发明的基础方案提供一种纳米纤维素超强吸水树脂的制备方法，包括以下步骤：

A、将废茶渣中加入60％的酸溶液，在60～70℃的温度条件下水解1～2小时，得到酸解后的茶渣，将酸解后的茶渣干燥后置于粉碎机中粉碎，粉碎时间为15～20min，粉碎粒径为10～50μm，制得茶渣纤维素；

B、将步骤A制备的茶渣纤维素与蒸馏水按照质量比1:50～400的比例混合，置于超声机中超声分散15～20min，制得纳米纤维素溶液；

C、将丙烯酰胺与蒸馏水按照质量比1:1～2的比例混合，制得丙烯酰胺溶液；

D、将氢氧化钠与蒸馏水按照质量比1:5～8的比例混合，均匀搅拌，将均匀搅拌后的氢氧化钠溶液中加入3～4份的丙烯酸，将氢氧化钠溶液与丙烯酸配置成中和度为60～80％的丙烯酸钠溶液；

E、将步骤B制得的纳米纤维素溶液、步骤C制得的丙烯酰胺溶液、步骤D制得的丙烯酸钠溶液按照质量比为1:1～1.5:0.5～1的比例混合，制得混合液；

F、将步骤E制得的混合液置于水浴中缓慢加热4～10小时，混合液缓慢加热至70～80℃后，在混合液中加入引发剂和交联剂，引发剂的用量为混合液总质量的0.003～0.005％，交联剂的用量为混合液总质量的0.0003～0.0005％；