[发明专利]一种棉纤维接枝丙烯酸型超吸水树脂及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及功能材料技术领域，公开了一种棉纤维接枝丙烯酸型超吸水树脂及其制备方法与应用，该制备方法包括：将废弃棉织物粉碎并过筛，用硝酸溶液对其进行酸蒸煮，水洗，真空干燥，得棉纤维；向丙烯酸溶液中加入NaOH，再加入丙烯酰胺溶液，不断搅拌，得到丙烯酸和丙烯酸胺的混合溶液；将棉纤维加入十六烷基硫酸钠溶液中，加热并通入氮气，依次加入过硫酸铵、丙烯酸和丙烯酰胺的混合溶液、N，N‑亚甲基双丙烯酰胺进行一系列反应，得到大块状的凝胶；用乙醇溶液洗涤，烘干、粉碎，得棉纤维接枝丙烯酸型超吸水树脂。该超吸水树脂应用于沙化土地，具有较好的吸水保水性能，且低成本、可降解、无污染。

技术领域

本发明涉及功能材料技术领域，尤其涉及一种棉纤维接枝丙烯酸型超吸水树脂及其制备方法与应用。

背景技术

高吸水性树脂是一种新型的吸水保水功能性高分子材料，表面含有大量强的亲水性基团，通过水合作用能够吸收自身质量几百倍甚至上千倍的水。与传统的吸水材料相比，高吸水性树脂在吸水后能立即溶胀为水凝胶，即便是在升温加压的情况下也不容易失去水，而且干燥后仍可恢复其吸液能力。目前高吸水性树脂因其良好的吸水保水性能而广泛应用于旱土沙土的土壤改良中。其在土壤中可以形成团粒结构防止水土流失缩短昼夜温差，土壤在降雨时吸收足够的水量，在干旱时缓慢地释放出来供作物植被吸收。同时能够更加充分地吸收养料农药并缓慢地释放出来，极大地增加了利用率，提高了土壤的质量。

但是目前大多数的传统方法合成的高吸水树脂多为丙烯酸型，其吸水速率较慢，耐盐性差，凝胶强度低。长期使用后会受到各种自然条件的影响而发生老化，化学结构发生改变，物理性能变差。更重要的是丙烯酸型高吸水树脂因其含有大量的C＝C双键很难被土壤中的微生物和细菌分解，并含有一定的毒性，大量使用之后势必会对环境造成严重的污染，因此研究合成可降解无污染的高吸水树脂是大势所趋。

发明内容

本发明的目的是提供一种棉纤维接枝丙烯酸型超吸水树脂及其制备方法，制备的棉纤维接枝丙烯酸型超吸水树脂吸水性能好、保水性能好、可降解、无污染。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种棉纤维接枝丙烯酸型超吸水树脂，以重量份计，由包括以下组分的原料制备而成：棉纤维10～20份，丙烯酸70～90份，丙烯酰胺70～90份，过硫酸铵0.4～0.6份，亚硫酸钠0.4～0.6份，N，N-亚甲基双丙烯酰胺4～8份。

本发明还提供了一种棉纤维接枝丙烯酸型超吸水树脂的制备方法，包括如下步骤：

1)将回收得到的棉织物粉碎并过筛，用浓度为1mol/L的硝酸溶液在100℃温度条件下将能过筛的棉织物进行酸蒸煮1h，然后用蒸馏水和乙醇溶液洗涤至中性，最后真空干燥，得棉纤维；

2)在冰水浴中先向丙烯酸溶液中加入NaOH中和，再加入丙烯酰胺溶液，不断搅拌，得到丙烯酸盐和丙烯酸胺的混合溶液，所述中和的中和度为60％～90％；

3)将十六烷基硫酸钠溶于水，得到十六烷基硫酸钠溶液，然后取步骤1)得到的棉纤维加入十六烷基硫酸钠溶液中，加热并通入氮气，然后加入过硫酸铵反应10～20min，然后加入亚硫酸钠继续反应10～20min，再加入丙烯酸盐和丙烯酰胺的混合溶液进一步反应0.5～1.5h，最后再加入N，N-亚甲基双丙烯酰胺进行交联反应3～5h，得到大块状凝胶；

4)将步骤3)得到的大块状凝胶用乙醇溶液进行洗涤，然后放入真空烘箱中烘干至恒重，粉碎制得棉纤维接枝丙烯酸型超吸水树脂。

优选的，步骤1)中所述的过筛使用的是孔径为0.125mm的铜网筛。

优选的，步骤3)中所述的加热的温度为40～50℃。

优选的，步骤4)中所述的烘干的温度为135～145℃。

优选的，步骤4)中所述乙醇溶液的浓度为50wt％。