一种羧甲基纤维素型吸水剂的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种羧甲基纤维素型吸水剂的制备方法，它将农作物秸秆羧甲基化后制备得到吸水剂。本发明以农作物秸秆为原料，与现有的纤维素型吸水剂大多以木粉为原料相比，成本更低且更环保。且本发明可在空气中进行，无需进行氮气保护等措施，步骤更为简单，更具有实际生产应用的价值。
【专利说明】一种羧甲基纤维素型吸水剂的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于吸水剂领域，具体涉及一种羧甲基纤维素型吸水剂的制备方法。
【背景技术】
[0002] 中国具有丰富的农作物秸杆资源，2009年，全国农作物秸杆理论资源量为8. 20亿 吨。作为一种资源丰富的天然木质纤维素原料，国内外对其进行了多方位多学科的研究利 用，范围从生物乙醇、饲料、肥料、农药，到单细胞蛋白、梓檬酸、糠醛、纤维素衍生物等。然 而，我国对于农作物秸杆的利用仍显不足，部分地区仍有焚烧秸杆等浪费资源，污染环境的 行为。
[0003] 羧甲基纤维素是最具代表性的离子型纤维素醚，广泛用于石油、采矿、造纸、纺织、 印染、洗涤剂、食品、化妆品等多种工业，享有工业味精的美誉。羧甲基纤维素亦常见于应用 与吸水剂领域，所制备得到的吸水剂具有极强的保水能力。
【发明内容】
[0004] 发明目的：本发明的目的是提供一种步骤简单，成本低廉的羧甲基纤维素型吸水 剂的制备方法，以解决目前维素型吸水剂制备方法复杂，成本较高的问题。
[0005] 技术方案：一种羧甲基纤维素型吸水剂的制备方法，包括如下步骤：
[0006] (1)将农作物秸杆清洗、烘干、粉碎后，用100-200目筛筛选，得到秸杆粉末；
[0007] (2)将步骤⑴中所得的秸杆粉末溶于异丙醇中，混合后再加入NaOH水溶液，搅拌 60 ?90min ;
[0008] (3)将一氯乙酸固体溶于无水乙醇后，加入到步骤⑵中所得的混合体系中，35? 65°C下搅拌2. 5?4h后，静置，冷却；
[0009] (4)将步骤⑶中所得的混合体系中的上层清液倒去，再向体系内加入乙醇溶液 至原来的液面高度；用醋酸或草酸溶液调节pH至6?8后，用G3号砂芯漏斗抽滤，用无水 乙醇洗涤3次后烘干，得到羧甲基化的秸杆粉末；
[0010] (5)将步骤（4)中所得的羧甲基化的秸杆粉末与引发剂混合后，溶于水中，60? 80°C下搅拌0. 5?1. 5h，转速为50?500转/分钟；
[0011] (6)将丙烯酸单体与N，N-亚甲基双丙烯酰胺单体溶于步骤（5)中的混合体系中， 55?70°C下搅拌反应2?4h ;
[0012] (7)步骤（6)中反应结束后将聚合物凝胶取出，用无水乙醇洗涤后放入60?65 °C 下的烘箱，干燥后粉碎，即得羧甲基纤维素型吸水剂。
[0013] 其中，步骤⑵中lg秸杆粉末所需的异丙醇为20?30mL，所需的NaOH水溶液为 2?3g ;其中，NaOH水溶液的质量分数为30%。
[0014] 其中，步骤（3)中，溶解lg-氯乙酸所需的无水乙醇为lmL;其中，秸杆粉末与一 氯乙酸用量的质量比为1. 5?2. 5 :1。
[0015] 其中，步骤（4)中所述的乙醇溶液的体积分数为80%，溶剂为水；所述的醋酸或草 酸溶液的浓度为〇· 7?1. 2mol/L，溶剂为水。
[0016] 其中，步骤（4)中所述的引发剂为过硫酸铵-亚硫酸氢钠单体，其与羧甲基化的秸 杆粉末用量的质量比为1 =1000?2000。
[0017] 其中，步骤（4)中所述的丙烯酸单体与N，N-亚甲基双丙烯酰胺单体与羧甲基化的 秸杆粉末用量的质量比为1 :1 =1000?2000。
[0018] 有益效果：本发明与现有技术相比，其显著优点是：以农作物秸杆为原料，成本更 低且更环保；可在空气中进行，无需进行氮气保护等措施，步骤更简单。
【具体实施方式】
[0019] 实施例1
[0020] 材料：水稻秸杆1500g，异丙醇38L，30% wtNaOH水溶液2500g，一氯乙酸750g， lmol/L草酸溶液，过硫酸铵-亚硫酸氢钠2g，丙烯酸单体2g，N, N-亚甲基双丙烯酰胺单体 2g，无水乙醇，80%体积分数的乙醇水溶液。
[0021] 制备方法：⑴将1500g秸杆清洗、烘干、粉碎后，用100目筛筛选，得到秸杆粉末；
[0022] (2)将步骤（1)中所得的秸杆粉末溶于38L异丙醇中，混合后再加入30wt% NaOH 水溶液2500g，搅拌70min ;
[0023] (3)将750g -氯乙酸固体溶于750mL无水乙醇后，加入到步骤（2)中所得的混合 体系中，60°C下搅拌4h后，静置，冷却；
[0024] (4)将步骤⑶中所得的混合体系中的上层清液倒去，再向体系内加入80%体积 分数的乙醇溶液至原来的液面高度；用lmol/L草酸溶液调节pH至7后，用G3号砂芯漏斗 抽滤，用无水乙醇洗涤3次后烘干，得到羧甲基化的秸杆粉末；
[0025] (5)将步骤（4)中所得的羧甲基化的秸杆粉末与2g过硫酸铵-亚硫酸氢钠混合 后，溶于水中，80°C下搅拌lh，转速为300转/分钟；
[0026] (6)将丙烯酸单体与N，N-亚甲基双丙烯酰胺单体各lg溶于步骤（5)中的混合体 系中，60 C下揽祥反应4h ;
[0027] (7)步骤￠)中反应结束后将聚合物凝胶取出，用无水乙醇洗涤后放入60°C下的 烘箱，干燥后粉碎，即得羧甲基纤维素型吸水剂。
[0028] 实施例2
[0029] 材料：水稻秸杆1000g，异丙醇20L，30% wtNaOH水溶液2000g，一氯乙酸400g， 0. 7mol/L醋酸溶液，过硫酸铵-亚硫酸氢钠 lg，丙烯酸单体lg，N, N-亚甲基双丙烯酰胺单 体1 g，无水乙醇，80 %体积分数的乙醇水溶液。
[0030] 制备方法：（1)将l〇〇〇g秸杆清洗、烘干、粉碎后，用200目筛筛选，得到秸杆粉末；
[0031] (2)将步骤（1)中所得的秸杆粉末溶于20L异丙醇中，混合后再加入30wt% NaOH 水溶液2000g，搅拌90min ;
[0032] (3)将400g -氯乙酸固体溶于400mL无水乙醇后，加入到步骤⑵中所得的混合 体系中，35 °C下搅拌4h后，静置，冷却；
[0033] (4)将步骤⑶中所得的混合体系中的上层清液倒去，再向体系内加入80%体积 分数的乙醇溶液至原来的液面高度；用0. 7mol/L醋酸溶液调节pH至7后，用G3号砂芯漏 斗抽滤，用无水乙醇洗涤3次后烘干，得到羧甲基化的秸杆粉末；
[0034] (5)将步骤（4)中所得的羧甲基化的秸杆粉末与lg过硫酸铵-亚硫酸氢钠混合 后，溶于水中，60°C下搅拌1.5h，转速为100转/分钟；
[0035] (6)将丙烯酸单体与N，N-亚甲基双丙烯酰胺单体各lg溶于步骤（5)中的混合体 系中，70°C下搅拌反应2h ;
[0036] (7)步骤￠)中反应结束后将聚合物凝胶取出，用无水乙醇洗涤后放入65°C下的 烘箱，干燥后粉碎，即得羧甲基纤维素型吸水剂。
[0037] 实施例3
[0038] 材料：水稻秸杆2000g，异丙醇60L，30% wtNaOH水溶液6000g，一氯乙酸1333g， 1. 2mol/L醋酸溶液，过硫酸铵-亚硫酸氢钠 lg,丙烯酸单体lg, N, N-亚甲基双丙烯酰胺单 体1 g，无水乙醇，80 %体积分数的乙醇水溶液。
[0039] 制备方法：⑴将2000g秸杆清洗、烘干、粉碎后，用150目筛筛选，得到秸杆粉末；
[0040] (2)将步骤（1)中所得的秸杆粉末溶于60L异丙醇中，混合后再加入30wt% NaOH 水溶液6000g，搅拌60min ;
[0041] (3)将1333g -氯乙酸固体溶于1333mL无水乙醇后，加入到步骤（2)中所得的混 合体系中，65 °C下搅拌2. 5h后，静置，冷却；
[0042] (4)将步骤⑶中所得的混合体系中的上层清液倒去，再向体系内加入80%体积 分数的乙醇溶液至原来的液面高度；用1. 2mol/L醋酸溶液调节pH至8后，用G3号砂芯漏 斗抽滤，用无水乙醇洗涤3次后烘干，得到羧甲基化的秸杆粉末；
[0043] (5)将步骤（4)中所得的羧甲基化的秸杆粉末与lg过硫酸铵-亚硫酸氢钠混合 后，溶于水中，80°C下搅拌0. 5h，转速为500转/分钟；
[0044] (6)将丙烯酸单体与N，N-亚甲基双丙烯酰胺单体各lg溶于步骤（5)中的混合体 系中，55°C下搅拌反应4h ;
[0045] (7)步骤￠)中反应结束后将聚合物凝胶取出，用无水乙醇洗涤后放入60°C下的 烘箱，干燥后粉碎，即得羧甲基纤维素型吸水剂。
【权利要求】
1. 一种羧甲基纤维素型吸水剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤： (1) 将农作物秸杆清洗、烘干、粉碎后，用100-200目筛筛选，得到秸杆粉末； (2) 将步骤（1)中所得的秸杆粉末溶于异丙醇中，混合后再加入NaOH水溶液，搅拌 60 ?90min ; (3) 将一氯乙酸固体溶于无水乙醇后，加入到步骤（2)中所得的混合体系中，35?65°C 下搅拌2.5?4h后，静置，冷却； (4) 将步骤（3)中所得的混合体系中的上层清液倒去，再向体系内加入乙醇溶液至原 来的液面高度；用醋酸或草酸溶液调节pH至6?8后，用G3号砂芯漏斗抽滤，用无水乙醇 洗涤3次后烘干，得到羧甲基化的秸杆粉末； (5) 将步骤⑷中所得的羧甲基化的秸杆粉末与引发剂混合后，溶于水中，60?80°C下 搅拌0. 5?1. 5h，转速为50?500转/分钟； (6) 将丙烯酸单体与N，N-亚甲基双丙烯酰胺单体溶于步骤（5)中的混合体系中，55? 70°C下搅拌反应2?4h ; (7) 步骤（6)中反应结束后将聚合物凝胶取出，用无水乙醇洗涤后放入60?65°C下的 烘箱，干燥后粉碎，即得羧甲基纤维素型吸水剂。
2. 根据权利要求1所述的羧甲基纤维素型吸水剂的制备方法，其特征在于，步骤（2) 中，lg秸杆粉末所需的异丙醇为20?30mL，所需的NaOH水溶液为2?3g ;其中，NaOH水溶 液的质量分数为30%。
3. 根据权利要求1所述的羧甲基纤维素型吸水剂的制备方法，其特征在于，步骤（3) 中，溶解lg-氯乙酸所需的无水乙醇为lmL;其中，秸杆粉末与一氯乙酸用量的质量比为 L 5 ?2. 5 :1 〇
4. 根据权利要求1所述的羧甲基纤维素型吸水剂的制备方法，其特征在于，步骤（4) 中，所述的乙醇溶液的体积分数为80%，溶剂为水；所述的醋酸或草酸溶液的浓度为0. 7? 1. 2mol/L，溶剂为水。
5. 根据权利要求1所述的羧甲基纤维素型吸水剂的制备方法，其特征在于，步骤（4) 中，所述的引发剂为过硫酸铵-亚硫酸氢钠单体，其与羧甲基化的秸杆粉末用量的质量比 为 1 :1000 ?2000。
6. 根据权利要求1所述的羧甲基纤维素型吸水剂的制备方法，其特征在于，所述的 丙烯酸单体与N，N-亚甲基双丙烯酰胺单体与羧甲基化的秸杆粉末用量的质量比为1 :1 : 1000 ?2000。
【文档编号】C08F222/38GK104193901SQ201410433040
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年8月28日 优先权日:2014年8月28日
【发明者】贾东新, 焦德华, 何玲丽 申请人:无锡普爱德环保科技有限公司