[发明专利]一种纤维素超强吸水树脂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种吸水树脂的制备方法，尤其是一种以纤维素和Al(OH)₃为原料制备吸水树脂的方法。

技术背景                                      

高吸水性树脂，现有方法主要由淀粉、羧甲基纤维素、丙烯酸等通过聚合方法进行制备。以淀粉为原料制备吸水树脂存在与人类争食的弊端，难以在农业上大规模使用；使羧甲基纤维素制备树脂，所用的羧甲基纤维素是通过化学反应将羧甲基嫁接在纤维素结构上制备得到，价格较贵，制约了超吸水树脂的大规模应用；而完全以丙烯酸为原料进行制备吸水树脂，由于其丙烯酸是通过化石原料丙烯进行氧化而得，说明该方法所采用的原料也是化石原料，制备成本仍然较高。如何减少或降低丙烯酸这种一次性化石资源的消耗，但仍能制得高吸水性树脂，是目前一些干旱地区迫切需要解决和研究的重要课题。

农业作物产生数以万计的废弃物，而大部分被作为初级燃料利用或在田间地头直接焚烧处置，远没有达到高效利用的目的。在这些农作物的茎秆中，纤维素平均含量达到65%左右。因此其资源十分丰富而广泛，如能将其用作制备超吸水树脂的原料，既利用了这些农业废弃物，又保护了环境，同时也能增加农民收入。更为重要的是，由于纤维素的使用，降低了对化石资源强烈的依赖性，有利于节约一次性资源。

公开号为CN1073576C公开了一种“复合型超强吸水树脂的制造方法”，在助溶剂脲或硫脲存在下，由丙烯酸、多糖类化合物、经磺化的多元醇聚乙烯醇和交联剂多元醇不饱和单羧酸酯丁二醇二丙烯酸酯或二缩二乙二醇二丙烯酸酯聚合反应合成的吸水树脂，吸水倍率达500左右，不仅反应组成非常复杂，而且这些原料价格十分昂贵，难以推广应用。

公开号为CN100366708C公开了一种 “纳米可分散羧甲基纤维素-丙烯酸高分子吸水树脂的合成方法”，使用丙烯酸、羧甲基纤维素、N,N-亚甲基双丙烯酰胺、正己烷硫酸酯型表面活性剂合成的吸水树脂，其反应在通入氮气的条件下进行，吸水倍率最高可达800，存在所用原料羧甲基纤维素、N,N-亚甲基双丙烯酰胺和正己烷硫酸酯型表面活性剂价格昂贵的缺陷，操作复杂的弊端。

在现有公开的文献资料中，功能高分子学报2004,17（3）：473-47中报道，以淀粉与丙烯酸盐质量比为40/100，N, N-双亚甲基双丙烯酰胺为交联剂得到的吸水树脂，其吸水倍率仅为400，不仅吸水倍率低，使用的交联剂N, N-双亚甲基双丙烯酰胺价格也高，导致合成树脂的成本较高，不易大规模应用。

此外，能够获得的现有制备超吸水树脂的方法中，均存在着制备所采用的原料昂贵，工艺复杂的不足，如能在制备方法中增加一定比例的纤维素替代化石原料，并寻求一种价廉易得的交联剂与纤维素相交联而合成吸水树脂，无疑是克服现有制备吸水树脂成本举高而不下，不适应大规模生产而应用于农林业以及工业弊病的有效途径。

发明内容

本发明要解决的具体技术问题是如何提高纤维素在制备超吸水树脂原料中的应用比例，并选择与超吸水树脂相应的交联剂，使其制备成本大幅度降低的同时，进一步地提高其吸水率，以大量用于农林业和工业，其目的是提供一种纤维素超强吸水树脂的制备方法。

本发明所提供的一种纤维素超强吸水树脂的制备方法，其所述方法采用的原料是粉碎到125-177微米的纤维素、粒度为10～50微米的Al(OH)₃、(NH₄)₂S₂O₈和丙烯酸钠水溶液；所述丙烯酸钠水溶液是以质量份计，每100份丙烯酸中加入质量浓度为17%、经冷却后温度为10-15℃的210份氢氧化钠水溶液，充分搅拌均匀制得丙烯酸钠水溶液；

其所述方法是按质量计，在100份的纤维素中加入500-700份去离子水，搅拌30min，加入5-9份的Al(OH)₃；后升温至50-60℃，再加入0.5-4份的(NH₄)₂S₂O₈，110-160份的丙烯酸钠水溶液经搅拌均匀后，升温至70-90℃进行反应，待反应出现胶状粘稠物，停止加热，冷却至室温，产品用去离子水洗涤三到四次，并在90～115℃下干燥24h制得超强吸水树脂。

在上述技术方案中，进一步的附加技术特征在于：选择纤维素在合成树脂中所占比例是40%；选择Al(OH)₃的加入量是纤维素加入量的6%。