[发明专利]一种高吸水剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高吸水性能的吸水剂的制备方法，属于凝胶合成技术领域。

背景技术

高分子吸水剂是一种能大量吸水溶胀的三维网络结构的聚合物。一般由亲水性的聚合物交联而成，常用的交联方法可以分为物理交联和化学交联两类。聚合物凝胶不溶于水，但能在水中溶胀，性质柔软，能保持一定的形状。作为一种高吸水高保水材料，聚合物凝胶被广泛用于多种领域，如：干旱地区的抗旱，农用薄膜、建筑中的结露防止剂、调湿剂、石油化工中的堵水调剂，原油或成品油的脱水，矿业中的抑尘剂，食品中的保鲜剂、增稠剂，医疗中的药物载体等等。

部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)是丙烯酰胺和丙烯酸盐的共聚物，可以通过聚丙烯酰胺水解或者丙烯酰胺和丙烯酸盐共聚制备。HPAM是一类重要的化合物，目前被广泛地应用于采油、絮凝、浮选等领域。同时，由于聚丙烯酰胺是一种无毒的化合物，因此，也可以被用于生物、医学等领域。目前，较为成熟的交联水解聚丙烯酰胺水凝胶使用方式有用于各种电泳过程、包敷材料，以及作为人体整形美容的填充材料。壳聚糖是自然界存在的第二大类多糖-甲壳素的最重要的衍生物，是一类由2-氨基-2-脱氧葡萄糖通过β-1，4-糖苷键连接而成的带正电荷的直链多糖，可通过碱水解法脱去甲壳素的乙酰基而制得。壳聚糖分子中氨基单元的平均摩尔含量被称为脱乙酰度。壳聚糖是一种无毒、生物可降解和抗菌的天然高分子，可以用于药物缓释、眼科敷料、治疗烧伤等方面。

目前，HPAM-壳聚糖复合凝胶主要是通过化学交联的方法，这种方法存在着许多不足之处，如含有残留的交联剂，残余单体不好除去，凝胶吸水倍数不高，合成的水凝胶干燥困难等。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种高吸水性能的吸水剂的制备方法。

术语说明

HPAM：部分水解聚丙烯酰胺。HPAM分子量为100～1000万，水解度为10～65％。

壳聚糖：本发明中所述的壳聚糖分子量为20～200万，脱乙酰度为50～95％。

发明概述

本发明通过物理交联法制备HPAM-壳聚糖凝胶。首先，利用Al³⁺作为一种辅助交联剂，合成HPAM-Al凝胶，然后，再用壳聚糖替换HPAM-Al凝胶中的位于交联点的Al³⁺，成功地合成了高吸水性的HPAM-壳聚糖凝胶产品，经过测试，该凝胶具有非常好的吸水性能，可以作为吸水剂使用，同时，该凝胶产品容易干燥，在空气中风干即可，本发明的方法在节能减排的现代社会，具有重要意义。

发明详述

本发明的技术方案如下：

一种高吸水性能的吸水剂的制备方法，包括HPAM-Al凝胶粒子的制备、HPAM-壳聚糖凝胶粒子的制备，步骤如下：

(1)HPAM-Al凝胶粒子的制备

HPAM溶液的配制：将分子量为100～1000万，水解度为10～65％的HPAM溶于水中，HPAM的浓度为1～30g·L^-1；

AlCl₃溶液的配制：将AlCl₃溶于水中，Al³⁺浓度为10～600mmol·L^-1，用HCl将AlCl₃溶液pH调至0～5；

将HPAM溶液滴入AlCl₃溶液中，过程中保持每滴HPAM溶液的体积为0.02～0.05mL，滴入速度为每分钟3～30滴，同时，边滴加边缓慢搅拌，便于HPAM液滴均匀地交联；HPAM溶液与AlCl₃溶液体积比为(1～25)∶100，待HPAM溶液滴加完毕后，所得的球状颗粒为HPAM-Al凝胶粒子，将HPAM-Al凝胶粒子于AlCl₃溶液中静置0.5～10h。

(2)HPAM-壳聚糖凝胶粒子的制备

壳聚糖溶液的配制：将分子量为20～200万，脱乙酰度为50～95％的壳聚糖溶于HCl中，

壳聚糖溶液浓度为0.5～15g·L^-1，HCl浓度为0.01～0.5mol·L^-1。

将步骤(1)制备的HPAM-Al凝胶粒子从AlCl₃溶液中取出，转入配制好的壳聚糖溶液中，HPAM-Al凝胶与壳聚糖溶液质量比为(5～25)∶100，静置12～48h，即得到HPAM-壳聚糖凝胶粒子。

(3)将HPAM-壳聚糖凝胶粒子从溶液中取出，于空气中放置至少3h，即为吸水剂产品。