[发明专利]一种可生物降解的复合高吸水性树脂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种可生物降解的高吸水性树脂的制备方法，尤其是一种由聚琥珀酰亚胺与带有胺基的无机粒子在非水反相悬浮体系中经化学复合、水解所形成的一种可生物降解聚天冬氨酸无机粒子复合高吸水性树脂及其制备方法。

背景技术

高吸水性树脂是具有良好的吸液性能和保水性能的一种高分子聚合物的总称。它能够迅速吸收并保持大量水分而又不溶于水的低交联度树脂，含有强吸水性基团的三维网络结构，通过水合作用快速地吸收自重十几倍乃至上千倍的水，是一类集吸水、保水、缓释于一体的功能高分子材料。根据合成高吸水性树脂的原料不同，可将高吸水性树脂分为淀粉系、纤维素系和合成系三类。其中合成系高吸水性材料（主要有乙烯醇类、丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯腈）是高吸水性材料中研究的最多、品种最多、产量最大、发展最迅速的一类高分子聚合物。但由于不易被降解、单体残留大，属非环境友好材料。因此，其在一些领域的应用受到了极大的限制。

聚天冬氨酸系高吸水树脂具有良好的生物相容性，可高效地被微生物、真菌降解为氨基酸小分子，最终降解为对环境无害的水和二氧化碳产物，其具有多个反应中心而显示出其重要和特殊的化学性质，因此，近年来对其研究极其活跃。

专利文献CN 1198444公开了“一种高产率制备具有生物降解能力和高吸水性交联聚天冬氨酸树脂的方法”。专利文献CN 1814650A公开了“一种聚天门冬氨酸树脂的制备方法”，该两篇专利文献公开的是以聚琥珀酰亚胺为原料，首先在有机溶液中溶解聚琥珀酰亚胺，再加入分散剂析出搅拌成均匀的悬乳液，经交联、水解制取聚天门冬氨酸树脂。专利文献CN 1869105A公开了一种采用带有胺基侧链的聚天冬氨酸与壳聚糖在酸性水溶液中进行交联，然后再与疏基羧酸反应，制备疏基聚天冬氨酸与壳聚糖共聚物。专利文献CN 101353478A 采用了首先合成具有不同侧链的聚天冬氨酸或其衍生物，然后将带有不同侧链的聚天冬氨酸或其衍生物、壳聚糖、卵磷脂、含钙溶液、交联剂在一定温度和pH值下进行混合、反应、沉淀。专利文献CN 101289577A 公开了“一种制备聚天冬氨酸或其衍生物、壳聚糖和钙磷化合物的复合材料的方法”，该法首先合成具有不同侧链的聚天冬氨酸或其衍生物，然后将带有不同侧链的聚天冬氨酸或其衍生物、壳聚糖、含钙溶液在一定温度和pH值下进行混合、反应、沉淀。

上述公开报道的在先文献存在的共同不足之处在于工艺过程复杂，成本高。

发明内容

本发明提供一种可生物降解的复合高吸水性树脂的制备方法，其目的在于采用非水反相悬浮法在分子链上进行开环键合反应，通过复合无机粒子提高耐盐、保水和凝胶强度的综合性能，以及降低产品成本。

本发明所提供的一种可生物降解的复合高吸水性树脂的制备方法，其具体步骤如下：

（1）将含胺基的硅烷偶联剂置于乙醇和水的体积比为8：2的混合液中，用2mol/L的盐酸水溶液调节pH到9，室温搅拌30分钟使其部分水解，配置偶联剂水解液；将无机粒子分散于去离子水中，配置无机粒子分散液；以15分钟为间隔，在搅拌作用下分4次均量加入偶联剂水解液至无机粒子分散液中，用浓度为2mol/L盐酸溶液调节pH在9左右，控制温度在60～85℃；偶联剂水解液加入完毕后，于上述反应条件下继续反应3～4小时；将反应后的分散液过滤，去离子水洗涤滤渣至中性，80℃干燥并研磨，得改性后的无机粒子；

所述偶联剂在乙醇和水的混合液中的浓度为1～10g/100ml；

所述含胺基的偶联剂与无机粒子质量比为1～5︰100；

所述无机粒子分散液中，无机粒子与水的质量比为10～50︰100；

（2）非水极性相的制备：将聚琥珀酰亚胺溶解于N，N-二甲基甲酰胺溶液中，加入定量的交联剂溶液和改性后的无机粒子，搅拌5～15min；

所述聚琥珀酰亚胺与N，N-二甲基甲酰胺的质量比为1～3︰10；

所述交联剂溶液中的溶质交联剂与聚琥珀酰亚胺的质量比为3～6︰100；

所述改性后的无机粒子与聚琥珀酰亚胺的质量比为1～10︰100；

所述交联剂溶液中，交联剂的浓度为12~18g/100ml；

（3）将表面活性剂溶解于油相介质中，然后与上述步骤（2）配置的非水极性相混合，控制转速150～400r/min，在35～55℃下反应2～4小时，得红棕色固体颗粒，并回收油相；

所述表面活性剂与油相的质量比为1～5︰100；

所述非水极性相与油相体积比为1︰2～5；