一种有机-无机复合型高吸水性树脂的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种有机-无机复合型高吸水性树脂材料，属于农林业用的高分子材 料领域。
【背景技术】
[0002] 我国是世界上可利用水资源缺乏较严重的国家，干旱少雨地区分布较广。在缺水 地区保护水资源，加强实施高效节水机制，对于我国农、林、牧、副业和生态环境的保护W及 可持续发展都具有十分重大的意义。其中高吸水性树脂起到重要作用。
[0003] 高吸水性树脂（super absorbent polymer,简称SAP)是一种具有高效吸水和高效 保水性能的功能高分子材料的总称，用于农业与园艺方面时又称为保水剂或±壤改良剂， 自1961年成功研制W来已历半个多世纪的发展。高吸水性树脂分子链上带有大量亲水基 团，具有轻度交联的=维网状结构，能够吸收自身重量几百倍W至上千倍的水分，形成具有 一定力学强度的水凝胶，并且保水性能优良，吸水膨胀后即使加压也很难把水分离出来。同 时吸水后的水凝胶又可W缓慢释放水分，具有反复吸水的功能。吸水之前，高吸水性树脂中 分子链相互靠犹缠结在一起，交联成网状结构，与水接触时，水分子通过毛细作用和扩散作 用渗透到树脂中，使分子链上的可电离基团在水中电离，由于分子链上同离子之间的斥力， 分子链伸展溶胀。同时，树脂内外部溶液间的离子浓度差形成反渗透压，水在反渗透压的作 用下进一步进入树脂中，形成水凝胶。当树脂本身的交联网状结构及氨键使得凝胶膨胀达 到极限时，高吸水性树脂实现最大吸水倍率。在一定溫度和压力下，高吸水性树脂能自发地 吸水，水进入树脂中，使整个体系的自由洽降低，直到平衡。若水从树脂中逸出，则自由洽升 高，不利于体系的稳定，所W常溫下即使施加压力，水也不会从高吸水性树脂中逸出，运归 因于高吸水性树脂的热力学性质。
[0004] 高吸水性树脂在生理卫生用品、城市园林绿化、抗旱保水、防沙治沙，水±保持、医 疗卫生、石油开采、建筑材料、交通运输等多个领域得到了广泛应用，尤其是在农业、林业、 环境改造方面发挥着重要作用。将高吸水性树脂施于±壤中，其可在植物根系周围形成无 数个微型"水库"，降雨时吸收雨水并储存起来，当±壤缺水时就会逐步释放其储存的水分， W供植物吸收利用。除此之外，高吸水性树脂还能吸收肥料、农药等，并缓慢的释放出来W 增加肥效和药效，从而改良±壤结构，增加±壤水分渗入率，减少±壤水分养分流失，提高 水肥利用效率，有助于农作物和林木成活。
[0005] 高吸水性树脂最早由淀粉接枝聚丙締腊再经皂化制得，目前可分为淀粉系（包括 接枝淀粉、簇甲基化淀粉、憐酸醋化淀粉、淀粉黄原酸盐等）、纤维素系(包括接枝纤维素、簇 甲基化纤维素、径丙基化纤维素、黄原酸化纤维索等）、合成聚合物系(包括聚丙締酸盐类、 聚乙締醇类、聚氧化烧控类、无机聚合物类等）、蛋白质系(包括大豆蛋白类、丝蛋白类、谷蛋 白类等)等几大类，其它种类还有果胶、藻酸、壳聚糖、肝素等。其中聚丙締酸系高吸水性树 脂具有生产成本低、工艺简单、生产效率高、吸水能力强、产品保质期长等优点，是当前高吸 水性树脂中的主流产品。
[0006] 现有技术中存在多种对高吸水性树脂的改性方式。例如，CN103755897A公开了坡 缕石黏±基高吸水性树脂，CN103172799A、CN103524681A、CN103122049A公开了使用各种不 同的纤维素 W获得高吸水性树脂，CN104072670A则使用径甲基马铃馨渣制备高吸水性树 脂。
[0007] 然而，目前的高吸水性树脂普遍存在耐盐性较差的缺点，当水中含有少量盐类时， 反渗透压降低，同时由于反离子的屏蔽作用，高分子链收缩，运都导致树脂的吸水能力大大 下降。通常，高吸水性树脂对生理盐水的吸收能力只有对去离子水吸收能力的十分之一左 右。另外，高吸水性树脂对离子较敏感，除盐水外，溶液中含有的其它离子可对高吸水性树 脂的吸收能力产生明显的负面影响。由于高吸水性树脂的实际使用环境中大多存在各种离 子，所W运一缺陷严重限制了高吸水性树脂的推广应用。
【发明内容】
[0008] 针对W上现有技术中存在的问题，本发明提供了一种有机-无机复合型高吸水性 树脂，其具有吸水倍率高、耐盐性好、环境适应程度广、上壤改良能力强、制备方法简便等优 点，适用于农业、林业、环境改造、园林绿化等领域。
[0009] 本发明还提供了一种有机-无机复合型高吸水性树脂的制备方法。
[0010] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0011] -种高吸水性树脂，其制备原料包括聚合单体、交联剂、引发剂、淀粉憐酸醋、氧化 纤维素、改性蒙脱±，其特征在于，W质量计，相对于100份聚合单体，交联剂为0.03-0.10 份，且所述高吸水性树脂对去离子水的吸收倍率为至少为llOOg/g，对生理盐水的吸收倍率 为至少为130g/g。
[0012] 对于所述高吸水性树脂，所述聚合单体包括丙締酸，丙締酷胺，2-丙締酷胺基-2-甲基丙横酸、马来酸酢，且上述四种单体的质量比为丙締酸:丙締酷胺:2-丙締酷胺-2-甲基 丙横酸:马来酸酢=1:1-2.5:0.5-1:0.5-1。
[0013] 对于所述高吸水性树脂，所述氧化纤维素是由天然来源和可再生来源的纤维素经 粉碎至100目再在双氧水中于80-95°C下蒸煮2小时而氧化制得，其中天然来源和可再生来 源的纤维素可来自木粉、竹粉、银末粉、賴杆、再生纸浆、浮水植物(例如凤眼莲)等。
[0014] 对于所述高吸水性树脂，所述改性蒙脱±为有机季锭盐改性的纳米蒙脱±。
[001引对于所述高吸水性树脂，所述交联剂为N，N-亚甲基双丙締酷胺，且相对于100份聚 合单体，其优选为0.05-0.08份。
[0016] 对于所述高吸水性树脂，所述引发剂为过硫酸盐，例如过硫酸钢、过硫酸钟、过硫 酸锭。
[0017] 对于所述高吸水性树脂，其对去离子水的吸收倍率优选至少为1150g/g，更优选至 少为1200g/g，其对生理盐水的吸收倍率优选至少为135g/g，更优选至少为140g/g。
[0018] 对于所述高吸水性树脂，相对于100份聚合单体，引发剂为0.10-0.25份，淀粉憐酸 醋为5-10份，氧化纤维素为5-15份，改性蒙脱±为5-15份；
[0019] 优选引发剂为0.15-0.22份，淀粉憐酸醋为5-8份，氧化纤维素为7-12份，改性蒙脱 ±为7-12份；
[0020] 更优选引发剂为0.18份，淀粉憐酸醋为7份，氧化纤维素为10份，改性蒙脱±为10 份。
[0021 ]所述局吸水性树脂的制备方法为：
[0022] 第一步，按用量和比例准备各反应原料；
[0023] 第二步，在足量去离子水中加入各种聚合单体、淀粉憐酸醋、氧化纤维素、改性蒙 脱±，边揽拌边逐渐升溫至35-4(TC，使各原料组分充分混合；
[0024] 第=步，将交联剂和引发剂充分混合后加入上述第二步得到的反应混合体系中， 边揽拌边逐渐升溫至75-80°C，反应2-3小时；
[0025] 第四步，将产物水洗后再用乙醇洗涂，然后真空干燥。
[0026] 在本发明的高吸水性树脂中，发明人经过长期的研究和大量的试验，发现了优化 配方。高吸水性树脂中各组分通过相互协同作用，使得制品具有优良的综合性能。
[0027] 高吸水性树脂属于高分子电解质，分子内部有众多强吸水基团如簇基、径基等。树 脂与水接触时，分子表面的亲水基团电离，电离形成的阴离子聚合物在网络空间相互排斥， 从而引起网络空间扩张，扩张的网络结构导致高吸水性树脂内部溶液与外界水分之间存在 渗透