一种利用改性木薯渣纤维制备复合高吸水性树脂的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种利用改性木薯渣纤维制备复合高吸水性树脂的方法，属于废弃物利用技术领域。
【背景技术】
[0002]木薯渣就是木薯在加工成淀粉或酒精后产生的一种主要成分是水、细胞碎片、淀粉、纤维素及少量的蛋白质的副产物，通常作为一种粗饲料饲养动物。鲜薯渣自带菌种众多，不易储存、运输，腐败变质后产生恶臭，造成环境污染;若烘干则成本过高，增加企业负担，通常作为饲料或当成废渣作掩埋处理，作为饲料动物不爱吃，掩埋会导致土壤和地下水的污染，同时利用程度较低。木薯渣中含有大量的纤维素，具有很高的开发利用价值。
[0003]高吸水性树脂是一种新型的、结构上轻度交联的三维网状功能性高分子材料。它能吸收自身重量几百倍至几千倍的水，对光、热、酸及碱的稳定性好，还具有良好的生物降解性能。高吸水树脂以它的吸水性、保水性、对外界刺激的应答性等性能而得到广泛应用，如农林园艺、土壤改良、保水保肥、水凝胶基材、油水分离、密封材料、苗木保护等。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题:针对目前木薯渣传统处理为作为饲料或当成废渣作掩埋处理，易造成土壤和水的污染，同时木薯渣中含有大量的纤维素被浪费的问题，本发明首先通过对木薯渣进行微波协同酶处理，破坏其内部细胞壁及多糖杂质，降低结晶度，再将其在高温及高压下，进行瞬间泄压，去除其内的纤维素的氢键，使纤维膨松，提高基体的相容性，最后通过接枝改性后与丙烯酸等进行混合反应，制备得复合高吸水性树脂。本发明充分利用木薯渣中纤维，避免环境污染，实现资源利用。
[0005]为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是:
(1)取木薯渣放入90°C的烘箱中烘干，再将其放入粉碎机中进行粉碎，过筛得30?50目木薯渣粉末，按固液比1: 2，将木薯渣粉末与去离子水混合均匀，随后将其放入磨浆机中进行磨浆，收集浆料放入容器中，使用质量分数为30%的盐酸溶液调节pH为4.5?5.5，然后向其中加入木薯渣质量5?7%的木聚糖酶，搅拌均匀；
(2)待酶加入完成后，将容器移至微波组织处理器中，调节频率为10?15GHz，处理10?15min，再将容器中的混合物放入高压蒸汽锅炉中，温度设定为200?230°C，压力设定为1.2?2.3MPa，蒸煮3?8min后，降温至室温，随后在lmin之内泄压至标准大气压；
(3)上述泄压结束后，收集高压蒸汽锅炉中剩余混合物，放入喷雾干燥器中进行喷雾干燥，收集干燥物，得含水量为5?8 %的预改性木薯渣纤维，随后取800?1100g预改性木薯渣纤维放入带有回流装置、搅拌器及温度测量仪的三口烧瓶中，然后再分别向其中加入20?30g乙烯基三乙氧基硅烷及45?50g富马酸；
(4)再向上述容器中加入700?800mL的蒸馏水，对容器加热至200?220°C，以转速130?150r/min，搅拌回流40?50min，待回流结束后降温至室温，然后将烧瓶中混合物进行过滤，收集过滤物放入烘箱中烘干，再将其放入粉碎机中进行粉碎，过筛得150?180目的改性木薯渣纤维，备用；
(5)取120?150mL丙烯酸放入装有温度计、搅拌器、冷凝管及滴液漏斗的四口烧瓶中，向其中加入5?10gl30目的白土，使用搅拌器将其搅拌均匀，然后使用质量分数为30%的氢氧化钠溶液通过滴液漏斗调节pH为7.0，随后过滤，再将滤液放入四口烧瓶中；
(6)分别向上述四口烧瓶中加入90?100g所制得的改性木薯渣纤维及70?80g丙烯酰胺，随后设定温度为50?55°C，使用搅拌器以120?150r/min，搅拌1?3h，在搅拌同时将15?20mL质量分数为15%的N，N-亚甲基双丙烯酰胺水溶液及5?10g过硫酸钠通过滴液漏斗加入烧瓶中，然后搅拌结束后减压过滤，收集过滤后所得凝胶，冷却至室温，再将凝胶放入85°C烘干机中烘干，将烘干后的凝胶放入粉碎机中粉碎，过筛得100?120目复合高吸水性树脂。
[0006]本发明的检测方法:称取1.00g本发明所制得的100?120目复合高吸水性树脂，倒入盛有1000mL蒸馈水的烧杯中，用玻璃棒搅拌1?5min，静置1?2h，然后过滤将吸水后的复合高吸水性树脂倒入100目筛中滤水，静置30?40min，称重得780?1180g。
[0007]本发明的有益效果:
(1)本发明在制作树脂过程中减少了环境污染，所得产品符合国家吸水树脂的标准；
(2)本发明制作成本低，易于操作，有效地提高木薯渣的附加值。
【具体实施方式】
[0008]取木薯渣放入90°C的烘箱中烘干，再将其放入粉碎机中进行粉碎，过筛得30?50目木薯渣粉末，按固液比1:2，将木薯渣粉末与去离子水混合均匀，随后将其放入磨浆机中进行磨浆，收集浆料放入容器中，使用质量分数为30 %的盐酸溶液调节pH为4.5?5.5，然后向其中加入木薯渣质量5?7%的木聚糖酶，搅拌均匀;待酶加入完成后，将容器移至微波组织处理器中，调节频率为10?15GHz，处理10?15min，再将容器中的混合物放入高压蒸汽锅炉中，温度设定为200?230°C，压力设定为1.2?2.3MPa，蒸煮3?8min后，降温至室温，随后在lmin之内泄压至标准大气压;上述泄压结束后，收集高压蒸汽锅炉中剩余混合物，放入喷雾干燥器中进行喷雾干燥，收集干燥物，得含水量为5?8%的预改性木薯渣纤维，随后取800?1100g预改性木薯渣纤维放入带有回流装置、搅拌器及温度测量仪的三口烧瓶中，然后再分别向其中加入20?30g乙烯基三乙氧基硅烷及45?50g富马酸;再向上述容器中加入700?800mL的蒸馏水，对容器加热至200?220°C，以转速130?150r/min，搅拌回流40?50min，待回流结束后降温至室温，然后将烧瓶中混合物进行过滤，收集过滤物放入烘箱中烘干，再将其放入粉碎机中进行粉碎，过筛得150?180目的改性木薯渣纤维，备用;取120?150mL丙烯酸放入装有温度计、搅拌器、冷凝管及滴液漏斗的四口烧瓶中，向其中加入5?10gl30目的白土，使用搅拌器将其搅拌均匀，然后使用质量分数为30%的氢氧化钠溶液通过滴液漏斗调节pH为7.0，随后过滤，再将滤液放入四口烧瓶中；分别向上述四口烧瓶中加入90?100g所制得的改性木薯渣纤维及70?80g丙烯酰胺，随后设定温度为50?55°C，使用搅拌器以120?150r/min，搅拌1?3h，在搅拌同时将15?20mL质量分数为15%的N，N-亚甲基双丙烯酰胺水溶液及5?10g过硫酸钠通过滴液漏斗加入烧瓶中，然后搅拌结束后减压过滤，收集过滤后所得凝胶，冷却至室温，再将凝胶放入85°C烘干机中烘干，将烘干后的凝胶放入粉碎机中粉碎，过筛得100?120目复合高吸水性树脂。
[0009]实例1
取木薯渣放入90°C的烘箱中烘干，再将其放入粉碎机中进行粉碎，过筛得40目木薯渣粉末，按固液比1: 2，将木薯渣粉末与去离子水混合均匀，随后将其放入磨浆机中进行磨浆，收集浆料放入容器中，使用质量分数为30%的盐酸溶液调节pH为5.0，然后向其中加入木薯渣质量6%的木聚糖酶，搅拌均匀;待酶加入完成后，将容器移至微波组织处理器中，调节频率为12GHz，处理12min，再将容器中的混合物放入高压蒸汽锅炉中，温度设定为210°C，压力设定为2.0MPa，蒸煮5min后，降温至室温，随后在lmin之内泄压至标准大气压;上述泄压结束后，收集高压蒸汽锅炉中剩余混合物，放入喷雾干燥器中进行喷雾干燥，收集干燥物，得含水量为7%的预改性木薯渣纤维，随后取900g预改性木薯渣纤维放入带有回流装置、搅拌器及温度测量仪的三口烧瓶中，然后再分别向其中加入25g乙烯基三乙氧基硅烷及48g富马酸;再向上述容器中加入750mL的蒸馏水，对容器加热至210°C，以转速140r/min，搅拌回流45min，待回流结束后降温至室温，然后将烧瓶中混合物进行过滤，收集过滤物放入烘箱中烘干，再将其放入粉碎机中进行粉碎，过筛得170目的改性木薯渣纤维，备用；取130mL丙烯酸放入装有温度计、搅拌器、冷凝管及滴液漏斗的四口烧瓶中，向其中加入8gl30目的白土，使用搅拌器将其搅拌均匀，然后使用质量分数为30%的氢氧化钠溶液通过滴液漏斗调节pH为7.0，随后过滤，再将滤液放入四口烧瓶中；分别向上述四口烧瓶中加入95g所制得的改性木薯渣纤维及75g丙烯酰胺，随后设定温度为50°C，使用搅拌器以140r/min，搅拌2h，在搅拌同时将18mL质量分数为15%的N