[发明专利]一种基于废弃木质植物枝条制备高吸水树脂的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备高吸水树脂的方法，特别是涉及一种基于废弃木质植物枝条制备高吸水树脂的方法。

背景技术

高吸水树脂是一种具有三维网状结构的新型功能高分子材料，能够吸收自重几百倍到上千倍的水分，具有“超强吸水剂”之称；适度交联的三维网状结构又使其所吸收的水分不能采用一般的物理方法挤出，因此具有良好的保水能力，广泛应用于农业、园艺、卫生护理、医药和工业等领域。

目前全世界高吸水性树脂的需求量以每年8%～10%的速率递增，其中聚丙烯酸系高吸水树脂产量占到全世界高吸水树脂生产的80%，成为这一行业的主流产品。但是聚丙烯酸系的单体主要来源于日益枯竭的石油资源，合成的聚合物难以被土壤中的微生物分解，因此大量使用废弃后易造成对环境的极大污染。中国专利(CN 101864036A)“利用植物秸秆合成高吸水树脂的方法”就以植物的秸秆为原料制备高吸水树脂；中国专利 (CN 101864036A)“环境友好的木素高吸水树脂及其制备方法”将高纯木素引入高吸水树脂体系中；中国专利（CN101638456）“一种以马铃薯淀粉为原料制备具有交联结构的高吸水树脂的方法”和美国专利（US007423106B2）“Superabsorbent polymer product and use in agriculture”)均以淀粉为原料接枝共聚丙烯基单体得到高吸水树脂。目前，还未见到使用废弃木质植物枝条作为大分子骨架原料，来制备高吸水树脂的成熟工艺或相关技术。

我国是个农林大国，每年产生的农林废弃物约有6.5亿至7亿吨。其中大部分废弃的农林作物直接焚烧或长期弃置于自然环境中，如果不加合理的利用和处理，不仅造成资源的极大浪费，而且严重影响大气环境。以桑树枝条为例，我国蚕茧产量40万吨/年计，需要大约800万亩桑田来提供桑叶，可年产177多万吨废弃的枝条。目前桑树培植的主要目的是为获取桑叶喂蚕，而对桑枝的开发利用却极少，主要作为干柴焚烧或直接堆弃。木质植物枝条中含有纤维素、半纤维素和木素等大分子多糖，具有潜在的应用价值，因此，寻找废弃木质植物枝条的高值化再利用途径对保护环境、实现资源的高值化再利用具有重大的现实意义。

发明内容

为了克服现有高吸水树脂生物降解性能较差、生产成本较高、吸水倍率较低以及现有废弃木质植物枝条利用率低下等问题，本发明的目的是提供一种基于废弃木质植物枝条制备高吸水树脂的方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案是采用以下步骤：

1）将废弃木质植物枝条洗净、干燥，再用植物粉碎机粉碎，经100目筛网过滤，得到粒径小于等于0.15mm的枝条粉末；

2）将步骤1）中得到的枝条粉末置于去离子水中，枝条粉末与去离子水的质量比为1:20~30；

3）对枝条粉末与去离子水的混合物进行加热，搅拌5~30分钟，加热温度为50~70℃，并通入氮气；

4）保持加热温度50~70℃和通入氮气下，加入引发剂5~20分钟后，再依次加入经过碳酸氢铵中和的丙烯酸和丙烯酰胺进行接枝聚合，再加入交联剂并调整整个反应的去离子水含量与枝条粉末的质量比为30~40:1后，再反应2-3小时得到棕黄色凝胶；

5）取出步骤4）中所述的棕黄色凝胶，并切块、水洗，再在60~100℃下鼓风干燥，得到高吸水树脂。

所述的引发剂为过硫酸铵，引发剂与枝条粉末的质量比为0.05～0.2:1；碳酸氢铵与丙烯酸的摩尔数比为0.6～0.9:1；未经过碳酸氢铵中和的丙烯酸与丙烯酰胺的质量比为1:1～4:1；未经过碳酸氢铵中和的丙烯酸和丙烯酰胺的总和与枝条粉末的质量比为4～10:1；交联剂为N,N-亚甲基双丙烯酰胺，交联剂与枝条粉末的质量比为0.02～0.05:1。

所述的废弃木质植物枝条为桑树枝条、杨树枝条或桉树枝条。

与背景技术相比，本发明具有的有益效果是：

（1）本发明采用废弃木质植物枝条，经洗净、干燥后直接粉碎作为合成高吸水树脂主要原料，不需要进一步化学处理，工艺简单、环保且原材料来源广泛；

（2）本发明在高吸水树脂中引入废弃木质植物枝条，实现了农林作物废弃资源的高值化再利用，制备成本较低、可生物降解、吸水性能较为优异的，适用于农业、园艺和卫生护理等领域的高吸水树脂。

附图说明

图1是实施例2高吸水树脂B的扫描电镜图。

图2是实施例2高吸水树脂B在去离子水中的吸水倍率随时间的变化曲线。

具体实施方式