[发明专利]一种纤维素基吸水吸油材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纤维素基吸水吸油材料及其制备方法，属于高分子材料技术领域。

背景技术

21世纪，科学与技术已趋向可再生的原料以及环境友好、可持续发展的方法和过程。美国能源部预计到2020年，来自植物可再生资源的基本化学结构材料要有10％以上占领市场，而到2050年要达到50％。因此纤维素作为一种环境友好的可再生资源，使世界各国都十分重视对纤维素的研究与开发。两亲性接枝共聚物(简称AGP)是目前功能高分子材料研究领域的热点之一。两亲性是指亲水性和亲油性，是将热力学上不相容的两种链通过化学键连接在一起，从而实现了两亲性物质在分子水平的组装。两亲性聚合物从结构上可分为接枝共聚物和嵌段共聚物。然而双吸性共聚物不同于两亲性共聚物，它不仅是亲水、亲油，更重要的是它能吸水又能吸油。若将该聚合物放入油/水的介质中，其亲油和亲水部分将分别在油/水两相介质中伸展、溶胀和吸收，并悬浮在油与水相连的界面处。

传统的以树脂为基体的单一吸水吸油材料，原料完全来自于石化产品，这类合成产品在自然界要经过500年才能完全降解，对环境造成极大危害，而且产品的可塑性差，对后期的成型加工十分不利，不能得到更加广泛的应用，因此，拓宽吸水吸油材料的原料来源，研究可再生的吸水吸油材料，并且兼顾其产品的加工可塑性，不仅可降低对环境的破坏，能源的浪费，还可以使吸水吸油材料生产成本大幅度降低，这对扩大其应用领域也具有重要的意义。

张明杰等人在化工新型材料，35(1)，59～60，2007中报道了淀粉接枝丙烯酰胺和甲基丙烯酸甲酯制备吸水吸油树脂的方法。该法制得的淀粉基吸水吸油树脂的吸水倍率为8-12g/g，吸油倍率为4-7g/g。其吸水吸油倍率不高，并且接枝产物可塑性较差，限制了其应用领域。

曹爱丽等人在精细化工，21(1)，90～94，2004中报道了一种用分散法制备吸水吸油树脂的方法。采用聚乙烯吡咯烷酮为分散剂，苯乙烯和甲基丙烯酸为共聚单体，偶氮二异丁腈为引发剂，二乙烯苯为交联剂，合成出吸水倍率为4.2g/g、吸油倍率为7.2g/g，具有双吸功能的聚物。同样，其吸水吸油效果不够理想，产品环保性较低，缺乏经济实用性。因此，需要寻找一种更为环境友好且经济实用的吸水吸油材料的制备方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种纤维素基吸水吸油材料的制备方法，该方法是将木质纤维素粉碎成块状，加入氢氧化钠水溶液，在一定温度下搅拌活化，抽滤，水洗至中性并压榨，加入由水作为分散介质的分散体系中，无需在氮气保护下升温，加入引发剂，反应单体、分散剂以及交联剂，恒温搅拌反应至反应终止，抽滤，用无水乙醇沉淀，将沉淀产物过滤，用热水洗涤数遍，烘干，得到纤维素基吸水吸油材料。

该方法不仅操作简单，反应条件温和，而且所用的基体原料是纤维素，其来源广泛、价廉、种类多，综合成产成本较低，吸水吸油性能良好；所得产物仍保持纤维素原有的形貌，这对后期的加工成型极为有利，使其应用更为广泛；纤维素可生物降解，环境友好，又具备了单体的吸水吸油性能，从而满足了一般吸水吸油材料不能同时解决吸水吸油性和生物降解问题的需求。

本发明解决问题的技术方案是一种纤维素基吸水吸油材料的制备方法，其工艺步骤如下：

a.将木质纤维素粉碎，加入质量为木质纤维素质量15～20倍的质量分数为10～20％的氢氧化钠水溶液，在20～100℃下搅拌反应1～4小时后停止搅拌，过滤，水洗至中性，压榨；

b.将步骤a中预处理过的木质纤维素加入到水中，搅拌升温至30～70℃；

c.将步骤b反应体系中加入过硫酸钾，搅拌反应0.5～1小时；

d.将步骤c反应体系中加入单体丙烯酰胺、单体甲基丙烯酸丁酯和聚乙烯吡咯烷酮，搅拌下升温至40～90℃，恒温反应1～6小时，加入N，N’-亚甲基双丙烯酰胺，继续搅拌反应1～3小时后停止，趁热过滤，并用无水乙醇沉淀；

e.将沉淀产物过滤，用热水洗涤数遍，70℃下烘干，得到纤维素吸水吸油材料。

本发明所述纤维素基吸水吸油材料的制备方法，步骤a中优选木质纤维素的聚合度为400～1500。

本发明所述纤维素基吸水吸油材料的制备方法，步骤b中优选分散体系中介质水的质量为纤维素质量的30～100倍。

本发明所述纤维素基吸水吸油材料的制备方法，步骤c中优选过硫酸钾质量为单体质量的0.02～0.1倍。

本发明所述纤维素基吸水吸油材料的制备方法，步骤d中优选单体质量为木质纤维素质量的0.5～6倍。