[发明专利]一种高吸水树脂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高吸水树脂及其制备方法，包括首先制备固体催化剂，接着将生物质原料糠醛与乙酰丙酸在固体催化剂作用下进行羟醛缩合反应制得中间体亚糠基乙酰丙酸单体；然后中间体进行聚合反应。采用本发明方法制备高吸水树脂反应速度快、条件温和，催化剂后期易处理。以亚糠基乙酰丙酸为原料，采用悬浮聚合方式制备的聚亚糠基乙酰丙酸类强吸水树脂，具有良好的吸水性能、吸盐性能和机械强度等优点。

技术领域

本发明属于强吸水性树脂材料领域，涉及一种吸水性树脂及其制备方法，特别涉及一种生物基聚亚糠基乙酰丙酸类高吸水树脂及其制备方法。

背景技术

高吸水树脂又称强吸水树脂(Super Absorbent Polymer，SAP)，是一种新型高分子材料，具有亲水基团、能大量吸收水分而溶胀又能保持住水分不外流的合成树脂，如淀粉接枝丙烯酸盐类、接枝丙烯酰胺、高取代度交联羧甲基纤维素、交联羧甲基纤维素接枝丙烯酰胺、交联型羟乙基纤维素接枝丙烯酰胺聚合物等。

高吸水树脂具有优良的吸水性能，可以吸收比自身重量重几百或者上千倍的水，且吸水后形成的凝胶，不外流，具有优异的保水性能。因而在卫生、医用材料、农业园林、土壤改造、环境保护等方面有广阔的应用前景。高吸水性树脂在生理卫生用品方面的应用是比较成熟的一个领域，也是目前最大的市场。其中聚丙烯酸类强吸水树脂性能稳定，吸水性能强，成为近年来国内外研究的重点新型高分子材料。在石油资源日益枯竭和废弃高分子材料对环境造成的危害日益引起人们关注的同时，新型生物基聚亚糠基乙酰丙酸类强吸水树脂为生物可降解高分子材料，一方面原料来源广泛，价格低廉，另一方面环境友好，其有较好发展前景。

高吸水树脂是一类含有亲水基团和交联结构的大分子，最早由Fanta等采用淀粉接枝聚丙烯腈再经皂化制得。按原料划分，有淀粉系(接枝物、羧甲基化等)、纤维素系(羧甲基化、接枝物等)、合成聚合物系(聚丙烯酸系、聚乙烯醇系、聚氧乙烯系等)几大类。其中聚丙烯酸系高吸水树脂较淀粉系及纤维素系相比，具有生产成本低、工艺简单、生产效率高、吸水能力强、产品保质期长等一系列优点，成为当前该领域的研究热点。目前世界高吸水树脂生产中，聚丙烯酸系占到80％。

强吸水树脂上带有-COOH、-OH、-SO₃H和-CONH₂等基团中的一种或多种，使用原料和制备方法多种多样。中国专利CN101486781公开了一种利用反相微乳液法制备强吸水性树脂的方法。中国专利CN103102443公开发明了一种用于生理卫生的吸水性树脂。中国专利CN101045773A公开发明了使用丙烯酸类吸水性树脂的制备方法。上述专利发明虽采用不同方法，但普遍吸水性能稍差，同时制备的强吸水性树脂不能被生物有效分解，不利于环境保护。

发明内容

本发明的首要目的是针对上述现有技术存在的问题提供一种环境友好且生物可降解的生物基聚亚糠基乙酰丙酸类强吸水树脂及其制备方法，本发明方法将生物质降解物质乙酰丙酸、糠醛在固体催化剂的作用下通过羟醛缩合反应、悬浮聚合反应制备成高吸水树脂，高吸水树脂的吸水量可以达到1120g/g；10％食盐水吸水量达到352g/g。

为实现本发明的目的，本发明一方面提供一种高吸水树脂的制备方法，本发明方法包括如下顺序进行的步骤：

1)制备固体催化剂

首先将固体载体浸泡于碱金属溶液中，烘干后再进行煅烧处理，制得负载碱金属的固体催化剂；

2)羟醛缩合反应

将乙酰丙酸、糠醛和固体催化剂混合均匀，于温度<10℃的条件下进行羟醛缩合反应，制得亚糠基乙酰丙酸单体；

3)聚合反应

将亚糠基乙酰丙酸单体、分散剂溶于溶剂中，混合均匀后，加入引发剂，进行聚合反应，即得。