[发明专利]一种高强度温敏磁性吸水树脂的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于功能材料及固液分离技术领域，涉及一种高强度温敏磁性吸水树脂的制备方法，该方法可快速制备具有强度高的温敏磁性的吸水树脂。

背景技术

高吸水性树脂（Super Absorbent Resin简称SAR）是一种非常典型的功能性高分子材料，能溶胀吸收甚至上千倍的水分，通常又被称为“高吸水性聚合物（Super Absorbent Polymer，简称SAP）”。与水溶性聚合物和吸附性聚合物相比, 高吸水性树脂的不仅具有超高的吸水性还具有较好的保水性，而被广泛应用于农林园艺、医疗卫生和工业建筑等领域。

近年来对于溶胀行为能够受外界条件刺激而发生改变的高分子水凝胶的研究越来越受到人们的关注，有很多研究者报导了对于pH、温度、离子强度电场以及磁场等刺激能作出响应的水凝胶材料，这类材料在受到外界刺激的时候，其溶胀度会发生变化，这种特性在很多场合都能得到应用。例如药物的缓释、酶的浓缩和分子分离及人工智能等方面，因而亦称这类材料为智能高分子材料。

中国专利CN103172958A公开了一种温敏环氧复合材料及其制备方法，该复合材料可随温度的变化由亲水性变为憎水性，可以应用于智能涂料，功能塑料等领域。中国专利CN101701051A公布了一种pH、温度敏感性水凝胶及其制备方法，该材料具有较好的智能性和可降解性。近些年来，国外有美国和澳大利亚的学者进行了采用高吸水性树脂脱除细粒煤水分的研究，而国内在此方面的研究尚未见报道。目前，国外主要采用的方法是合成大粒径树脂，然后通过振筛的方式分离树脂和细粒煤。

采用高吸水性树脂对细粒矿物进行脱水是一种借助于吸水材料来脱除细粒矿物中水分的方法，但是高吸水性树脂脱除细粒矿物中水分，其脱水过程容易控制，而吸水后树脂的回收及再生却很困难。因此在合成温敏磁性高吸水树脂时，应该同时提高树脂的强度及重复利用率，从而节约大量的生产成本；而这是现有技术所无法达到的。

发明内容

针对现有方法所制备的吸水树脂不同时具有温敏、磁性以及高吸水性为一体，并存在磁性均一性差、磁含量不稳定、磁性较弱且强度低的技术问题，本发明旨在提供一种克服上述问题的高强度温敏磁性吸水树脂的制备方法。利用温敏磁性吸水树脂兼具吸水性、温敏和磁性，将其用于脱除细粒矿物水分，树脂与细粒矿物混合脱水后，通过磁分选或振筛的方式将温敏磁性吸水树脂从细粒矿物中分离出来。

本发明通过以下技术方案来实现：一种高强度温敏磁性高吸水树脂的制备方法，包括如下步骤：

（1）以原料FeCl₂和FeCl₃分别配置浓度为1.0-2.0mol/L的溶液，与浓度为1.0-3.0mol/L的氢氧化钠溶液同时逐滴加入同一容器中，三者摩尔比为1:1:2-1:3:6，在水浴加热40-90℃，氮气保护下搅拌1-2小时形成胶体溶液；之后向胶体溶液中加入柠檬酸、有机表面修饰剂和煤系高岭土，所述柠檬酸、有机表面修饰剂和煤系高岭土与原料FeCl₂的摩尔比为0.1:1:0.1:1-0.3:2:0.3:1，搅拌1-2小时，备用，记为产物A；

（2）在氮气保护下，将水、丙烯酸、丙烯酸钠、交联剂以摩尔比为10:1:0.5:0.01-10:3:3:0.05依次加入后搅拌半小时，之后加入引发剂，所述引发剂与丙烯酸的摩尔比为0.03：1 -0.06：1，之后把产物A加入，所述混合溶液中FeCl₂和FeCl₃总摩尔数与步骤（2）中水的摩尔比为0.01:1-0.03:1，在水浴加热10-90℃反应1.0-2.0小时，记为产物B；

（3）把温敏单体溶于水中，温敏单体与水的摩尔比为0.1:1-0.3:1，所述温敏单体与步骤（2）中丙烯酸的摩尔比比为1:1-3:1，然后加入到产物B中，再加入交联剂、引发剂，搅拌10分钟，并在水浴加热10-50℃反应3.0-24.0小时；本步骤中所述的交联剂与丙烯酸的摩尔比为0.01:1-0.03:1；本步骤中所述的引发剂与丙烯酸的摩尔比为为0.03:1-0.08:1；

（4）最后将步骤(3)所得产品在磁场的吸力作用下进行分离，之后所得产物真空干燥即得产品。

进一步的，步骤（1）中有机表面修饰剂为油酸、正硅酸乙酯、KH-570硅烷偶联剂中的任意一种。

进一步的，步骤（2）所述的交联剂为二乙烯基苯、二异氰酸酯、N,N-亚甲基双丙烯酰胺中的任意一种；所述的引发剂为偶氮二异丁酸二甲酯、偶氮二异丙基咪唑啉盐酸钾、过硫酸铵中的任意一种。