[发明专利]纤维素基高分子吸水材料及其制备方法

说明书

纤维素基高分子吸水材料及其制备方法，将经真空干燥的浆粕撕成片状后，加入去离子水，浸泡后将纸浆及去离子水加入到疏解器中疏解，将疏解后的纸浆混合液过滤，滤液返回过滤；将纸浆加入到PFI磨中打浆，打浆完成后，浆料取出，真空干燥得预处理后的纸浆；将纸浆溶于氢氧化钠/尿素/水溶液中，搅拌至溶液澄清后，再在水浴中搅拌，然后依次加入引发剂、聚合单体和交联剂，于恒温水浴中搅拌反应；反应结束后，将聚合物取出，加入去离子水浸泡，将产品冷冻干燥，即得到具有三维孔状结构的纤维素基吸水材料本发明方法原料廉价易得，路线简易，反应条件温和，所得产品环境友好、吸水性强。

技术领域

本发明属于高分子吸水材料技术领域，具体涉及一种生物质基高分子材料，尤其涉及一种纤维素基高吸水材料及其制备方法。

背景技术

高吸水性高分子材料是指吸水能力超过其自身重量数百倍的特殊吸附性树脂，能够表现出超强的吸水性能，是一种重要的功能高分子材料，在环境、农业、生物、医药及生活日用领域具有广泛的应用。目前高吸水性高分子材料的主要分为两大类：一类是合成高分子材料，主要有聚丙烯酸系列、聚乙烯醇系列等；另一是天然高分子材料，如淀粉衍生物系列、纤维素衍生物系列、甲壳质衍生物系列等。然而随着现代社会的高速发展，石油基高分子材料的过度利用引起石化资源的日益匮乏与环境的日益恶化，同时也乏唤起了世界各国对石油资源替代品的探寻与对可持续发展、环境保护的追求中。可再生资源，尤其是生物质资源日益受到人类的重视。

纤维素是由葡萄糖组成的大分子多糖，主要由植物通过光合作用形成，是自然界中最丰富的生物质资源。与合成高分子相比，纤维素具有来源广泛、无环境污染、可生物降解等优点。由于纤维素大分的基本结构单元是D-吡喃式葡萄糖基，每个葡萄糖单元含有三个醇羟基强亲水基团，因此利用纤维素及其衍生物制备高吸水材料具有广泛的研究和应用价值。目前纤维素基高分子吸水材料制备与应用的主要问题是由纳米纤维素的使用引起的成本高、路线复杂，以及所得的材料吸水性有限。因此，探索原料简易、制备工艺简洁、吸水性能强的纤维素基吸水材料具有较高的研究和应用价值。刘德桃等人利用价格较低的植物纤维溶解浆制备纤维素基水凝胶材料，其吸取去离子水的倍率在70g/g左右[刘德桃等，一种纤维素水凝胶的制备方法[P]，中国专利：106084259A，2016.11.09]。但由于天然纤维素大分子中结晶结构的限制，纤维素的反应活性一般不高，由此也限制了纤维素基吸水材料的吸水性能。因此对纤维素预处理是提高其反应活性的重要手段。纤维素的预处理手段主要由机械法和化学法。常用的机械预处理方法有球磨法、PFI磨打浆法、高压均质处理等。其中球磨法和高压均质处理纤维素均存在效率低的缺点，而且高压均质处理中还经常出现仪器堵塞的问题，而PFI磨打浆法处理效率远高于球磨法和高压均质法。PFI磨打浆对纤维进行揉搓，可使纤维表面分丝帚化，产生直径更小的纤维，是制备纳米微纤丝的重要方法，但很少有研究将其用于制备纤维素基吸水材料。本专利中将PFI磨打浆应用到纤维素基高分子吸水材料的制备中，取得了良好的效果。

发明内容

解决的技术问题：本发明克服现有技术中的纤维素预处理效率低及纤维素基吸水材料吸水性有限的不足，提供一种纤维素基高分子吸水材料及其制备方法。本发明方法中原料廉价易得，处理方法简单高效，合成路线短，操作简单，反应条件温和，产品吸水性强、环境友好。