本发明涉及到一种高吸水性树脂的制备方法,尤其是无机物作为交联剂、天然大分子改性的高吸水性树脂的制备。
背景技术:
高吸水性树脂为轻度交联的高分子,其分子链上含有亲水基团如羟基、羧基、酰胺基等,吸水能力强,能吸收自身重量几百倍甚至上千倍的纯水和数十倍的盐水,并且保水能力强,加压下也不脱水,广泛应用于农业、林业、卫生产品、废水处理等方面。聚丙烯酸系高吸水性树脂以其高吸水率、高吸水速度等优点成为高吸水性树脂中最重要的品种之一,但传统的聚丙烯酸(盐)高吸水性树脂,常采用有机交联剂,其交联网络难以被土壤中的微生物和细菌所分解,属于非生物降解性聚合物,在大量废弃后势必带来巨大的环境污染问题。天然聚合物(如淀粉、纤维素、壳聚糖、海藻酸钠)一般为可生物降解材料,它能提供高浓度、高活性的微生物及其生长环境,这些天然高分子与丙烯酸共聚后,可以使整个高分子网络具有一定的生物降解性。另一方面,硅酸钠价廉易得,它以硅氧四面体作为基本结构单元组成硅酸根阴离子,在酸性水溶液中,其表面的si-oh可以与丙烯酸-cooh发生反应,使线型或支链型结构变为网络状结构,而起到交联作用的si-o-c键可以在水溶液中发生水解,从而使得高吸水性树脂易降解。把天然大分子的生物可降解性与交联键的可降解性相结合制备可降解的高吸水性树脂是一项有意义的研究课题。
技术实现要素:
本发明的目的是提供一种无机物交联制备天然高分子改性聚丙烯酸高吸水性树脂的方法。所述高吸水树脂的制备方法包括如下步骤:
(1)先将硅酸钠溶解在质量浓度为20~30%的氢氧化钠溶液中;(2)安装好反应设备,依次将丙烯酸、硅酸钠碱溶液、(改性的)天然高分子溶液加入到反应瓶中;(3)将反应瓶置入恒温水浴中,温度为20~50℃,加入引发剂,反应0.5~4h后,烘干、粉碎、过筛。
所述硅酸钠要先溶于氢氧化钠溶液中,硅酸钠的质量用量是丙烯酸质量用量的4~6%。
所用氢氧化钠的物质的量是丙烯酸物质的量的70~80%。
所述的(改性)天然高分子为羧甲基纤维素钠或海藻酸钠,羧甲基纤维素钠质量用量为丙烯酸质量用量的4~5%,海藻酸钠用量为丙烯酸质量用量的4~12%。
所述的引发剂为氧化还原型引发剂,氧化剂可以为过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸铵中的1种,还原剂可以为亚硫酸钠、硫代硫酸钠中的1种,氧化剂与还原剂用量的质量之比为1~2:1,氧化剂与还原剂总的质量用量为丙烯酸质量用量的0.5~5%。
具体实施方式
实施案例1
将0.4g硅酸钠溶解在15.6g质量浓度为25%的氢氧化钠溶液中备用;将0.4g羧甲基纤维素钠在8g水中糊化备用;将10g丙烯酸加入到反应器中,在磁力搅拌下慢慢滴加上述配制的硅酸钠的碱溶液,滴加完成后,再加入上述配制的羧甲基纤维素钠糊化液,用水浴控制体系温度为40℃,加入0.5g质量浓度为10%的过硫酸钠和0.5g质量浓度为10%的亚硫酸钠水溶液,体系开始凝胶化,反应2h后,将产物转入培养皿,剪成小块,放入烘箱中烘干,烘箱温度控制在80℃左右。将烘干的产物研磨,过筛,取45-100目的颗粒状产品。
实施案例2
将0.5g硅酸钠溶解在17.8g质量浓度为25%的氢氧化钠溶液中备用;将0.5g羧甲基纤维素钠在10g水中糊化备用;将10g丙烯酸加入到反应器中,在磁力搅拌下慢慢滴加上述配制的硅酸钠的碱溶液,滴加完成后,再加入上述配制的羧甲基纤维素钠糊化液,用水浴控制体系温度为20℃,加入2g质量浓度为10%的过硫酸铵和1g质量浓度为10%的硫代硫酸钠水溶液,体系开始凝胶化,反应1h后,将产物转入培养皿,剪成小块,放入烘箱中烘干,烘箱温度控制在80℃左右。将烘干的产物研磨,过筛,取45-100目的颗粒状产品。
实施案例3
将0.6g硅酸钠溶解在17.8g质量浓度为25%的氢氧化钠溶液中备用;将0.5g羧甲基纤维素钠在10g水中糊化备用;将10g丙烯酸加入到反应器中,在磁力搅拌下慢慢滴加上述配制的硅酸钠的碱溶液,滴加完成后,再加入上述配制的羧甲基纤维素钠糊化液,用水浴控制体系温度为25℃,加入3g质量浓度为10%的过硫酸铵和1.5g质量浓度为10%的亚硫酸钠水溶液,体系开始凝胶化,反应1h后,将产物转入培养皿,剪成小块,放入烘箱中烘干,烘箱温度控制在80℃左右。将烘干的产物研磨,过筛,取45-100目的颗粒状产品。
实施案例4
将0.6g硅酸钠溶解在17.8g质量浓度为25%的氢氧化钠溶液中备用。将0.5g海藻酸钠在10g水中溶解;将10g丙烯酸加入到反应器中,在磁力搅拌下慢慢滴加上述配制的硅酸钠的碱溶液,滴加完成后,再加入上述配制的海藻酸钠溶液,用水浴控制体系温度为40℃,加入1g质量浓度为10%的过硫酸钠和1g质量浓度为10%的亚硫酸钠水溶液,体系开始凝胶化,反应1h后,将产物转入培养皿,剪成小块,放入烘箱中烘干,烘箱温度控制在80℃左右。将烘干的产物研磨,过筛,取45-100目的颗粒状产品。