[发明专利]一种高吸水凝胶材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种高吸水凝胶材料的制备方法，属于化学工业领域。本发明通过将农作物秸秆粉碎至一定粒度，利用氢氧化钠进行碱化处理，然后通过醚化、交联处理制备得到高吸水凝胶材料。该凝胶材料特别适合用于农林抗旱用。

技术领域

本发明涉及化工技术领域。更具体地，涉及高吸水凝胶材料制备方法及其应用。

背景技术

农作物秸秆是农业生产的副产物，是一种可再生的生物质资源，具有来源广、污染小、热值含量高等显著优势。目前农作物秸秆大多被焚烧还田，有用作饲料的、用于造纸的、还有用于轻型材料等的应用。未见有报道将农作物秸秆用于制备高吸水凝胶的应用。本发明直接利用农作物秸秆制备高吸水凝胶，制备得到的吸水凝胶可以用于农林抗旱用。为农作物秸秆的综合利用又开辟了一条新的途径。

目前制备高吸水凝胶材料通常用棉花或者纤维素，发明专利“一种以苹果渣为原料制备高吸水凝胶的方法201110059377.0”公开了一种利用苹果渣直接制备高吸水凝胶的方法，与本发明采用的原料及工艺方法不同。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用农作物秸秆制备高吸水凝胶材料的方法。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种利用农作物秸秆制备高吸水凝胶材料的方法，包括如下步骤：

将农作物秸秆粉碎，过筛后加入到反应釜中，向反应釜中加入冷水与乙醇混合液浸泡一段时间。降低温度，加入氢氧化钠溶液，启动搅拌装置。搅拌一段时间后，加入一氯乙酸溶液进行醚化反应。醚化反应后，向混合液中加入交联剂，开始交联反应，交联反应结束后调pH值，洗涤盐分后干燥即得到高吸水凝胶材料。制备得到的高吸水凝胶材料吸水率高达60—130g/g。

根据本发明的优选实施方式，所述农作物秸秆的粉碎粒度为60目。

根据本发明的优选实施方式，所述步骤2）中农作物秸秆在混合液中浸泡时间为3—4h。

根据本发明的优选实施方式，所述碱化工艺的温度为-5—5℃。

根据本发明的优选实施方式，所述步骤2）、步骤3）、步骤4）、步骤5）中需要进行搅拌，搅拌的速率为30~50rpm。

根据本发明的优选实施方式，所述粉碎后的农作物秸秆与氢氧化钠的质量比为1:2—1:4，碱化时间为60—100min。

根据本发明的优选实施方式，所述农作物秸秆与醚化剂的质量比为1:3，醚化时间为30—60min。

根据本发明的优选实施方式，所述交联剂为N-N亚甲基双丙烯酰胺和N-羟甲基丙烯酰胺的混合剂，混合剂中交联剂为N-N亚甲基双丙烯酰胺和N-羟甲基丙烯酰胺的质量比为4:1。

根据本发明的优选实施方式，所述农作物秸秆和交联剂的质量比为1:0.03。

根据本发明的优选实施方式，所述交联时间为60—90min。

另外，如无特殊说明，本发明中所记载的任何范围包括端值以及端值之间的任何数值以及端值或者端值之间的任意数值所构成的任意子范围。

本发明的有益效果如下：

（1）本发明采用农作物秸秆直接作为原料制备高吸水凝胶，无需经过细化处理，大大节约成本。制备得到高吸水凝胶材料用于农林抗旱用，也不需要对制备得到的产品进行细化，可直接运用。产品特性方面，相比于传统采用纤维素制备得到的高吸水凝胶材料吸水速率有明显提高。本发明所称吸水速率用单位时间内吸液量来表示。

（2）本发明采用采用两种交联剂混合使用，而且采用特定的配比，制备的得到的高吸水凝胶材料吸水倍率有显著提高。本发明所说吸水倍率利用单位质量产品在水溶液中达到溶胀平衡时所吸收的液体量表示。