[发明专利]一种高吸水性树脂的制备方法及在降低渣土含水率的应用

说明书

本发明涉及盾构施工技术领域，具体公开了一种高吸水性树脂的制备方法，步骤如下：用氢氧化物中和丙烯酸制得丙烯酸盐单体溶液，在交联剂、引发剂、催化剂、纤维素和表面活性剂作用下，通过聚合反应制备高吸水性树脂。本发明制备一种高吸水性树脂，并且引入亲水性较好的纤维素来保持水分和保护凝胶体，甲氧基和羟丙氧基等基团沿着纤维素分子链均匀分布，能提高羟基和醚键上的氧原子与水缔合成氢键的能力，使游离水水变为结合水，提高吸水树脂的保水性，制得的高吸水性树脂倒入渣土池中与盾构渣土均匀拌和，能快速降低渣土的含水率，便于外运，并且凝胶体能粘结土颗粒，易于堆放，不会引起滑坡。

技术领域

本发明涉及盾构施工技术领域，具体是一种高吸水性树脂的制备方法及在降低渣土含 水率的应用。

背景技术

在盾构法地铁隧道施工中，为了使渣土具有更好地流塑性，需要向掌子面开挖的渣土 中添加水、膨润土、泡沫等物质。最终盾构掘进过程产生的渣土通过土仓、螺旋机、皮带、 电瓶车以及龙门吊倒入渣土池。由于大量的水、膨润土、泡沫等添加剂的存在，使得开挖 的渣土中含水量较大，极易在外运过程中造成抛洒滴漏现象。但施工单位为了赶工期，不 得不将含水量很大的渣土直接装车外运，一方面，渣土在运输过程中沿路外溢，在严重影 响市容市貌的同时增加了昂贵的清洁费用。另一方面，盾构渣土运往矿洞或者填埋场堆放 填埋，由于盾构渣土含水分过高，土壤流动性大，形成沼泽效应，形成了一个潜在危险。

高吸水性树脂是一种含有羟基、羧基等强亲水性基团并具有一定交联度的新型功能高 分子材料。与水接触后短时间内发生溶胀，能吸收自身重量的数百倍乃至数千倍的水，且 吸水后形成既不溶于水也不溶于有机溶剂的凝胶体。吸水树脂的吸水机理是化学吸附，是 亲水基团通过化学键将水和高吸水树脂结合在一起形成整体结构，此种吸附作用很强，即 使受压也不易脱水。由于其极强的吸水性和保水性，已被广泛应用于工业堵漏、农业、人 工器官、医学、石油化工、卫生用品和化妆品等领域。目前，合成高吸水性树脂主要以丙 烯酸类为主，一般是将丙烯酸或丙烯酸盐单体(或接枝法)、交联剂和引发剂加入反应釜， 然后通过交联聚合反应制得。影响高吸水树脂吸水倍率的因素主要有树脂本身的亲水基 团、电荷密度和交联密度。其中，高吸水性树脂体系的交联密度越低，分子链自由活动的能力越强，吸水倍率越高。交联剂的用量是影响交联密度的主要因素，交联剂用量越多， 交联密度越高，吸水倍率越低，但交联密度过低时，吸水树脂的分子链对水缺乏足够的束 缚力，吸水倍率反而下降。本发明涉及一种高吸水性树脂的制备方法，将制得的高吸水性 树脂倒入渣土池中与盾构渣土均匀拌和，快速降低渣土的含水率，解决现阶段盾构渣土运 输中存在的抛洒滴漏问题，并且凝胶体能粘结土颗粒，易于堆放，不会引起滑坡。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高吸水性树脂的制备方法，以解决上述背景技术中提出的 问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种高吸水性树脂的制备方法，步骤如下：将氢氧化物中和丙烯酸制得丙烯酸单体溶 液，在交联剂、引发剂、催化剂、纤维素和表面活性剂作用下，通过聚合反应制备高吸水 性树脂。

作为本发明进一步的方案：具体包括以下步骤：

A、在冰水浴中，将一定量的氢氧化物水溶液缓慢滴加到丙烯酸中，中和度为40-90％， 得到含有丙烯酸盐和部分丙烯酸的丙烯酸盐单体水溶液；

B、将纤维素与一定量的蒸馏水混合，搅拌的过程中加入表面活性剂，加热得到透明 的水溶液；

C、将步骤A制得的丙烯酸单体水溶液，在强力搅拌下滴加到步骤B制得的透明溶液中，反应1h后，将适量的交联剂和引发剂加入混合溶液中，搅拌至形成丙烯酸吸水树脂 胶体；

D、将步骤C所制得的丙烯酸吸水树脂胶体进行真空干燥并粉碎成细小胶粒，即得高 吸水性树脂；