[发明专利]一种纤维素基吸水材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及吸水材料，具体是一种纤维素基吸水材料的制备方法。

背景技术

目前市场上对高吸水性材料的需求量越来越高，因为它在个人卫生用品、工农业生产、土木建筑等各个领域都有广泛用途。然而大多数高吸水性材料研究都存在一些问题：(1)离子型高吸水材料的耐盐性不好；(2)非离子型的高吸水性材料，吸水速率快，耐盐性较离子型好，但是其吸水性能差。在各种实际应用场合中，往往需要吸水剂具有一定的耐盐性和凝胶强度。因此，市场上需要开发出一种高性能化的吸水材料。高性能化吸水材料是既具有优良的吸水性能和保水性能，又具有吸水速率快、吸水后凝胶强度好和耐盐性等。目前采用的措施主要有：在主链上引入非离子型亲水基团；改变交联剂，使交联剂含有大量的亲水基团等。

纤维素系高吸水材料是三维空间网络结构构成的高聚物，其吸水既有物理吸附，又有化学吸附，可吸收成千上百倍的水。目前纤维素系高吸水性材料的合成原理主要是自由基引发聚合，其具体过程是在引发剂的作用下，首先在纤维素大分子上产生游离基，与单体反应，形成接枝共聚物。引发方法主要以化学引发为主，另外也有物理法引发如⁶⁰Co辐射引发法、微波辐射法、等离子体辐射等。纤维素系高吸水性材料的合成方法主要是溶液聚合，也有反相悬浮聚合，均相接枝聚合等。但由于反相悬浮聚合体系不稳定，带来测定困难、数据波动、对处理结论印象甚大等缺点，导致理论技术尚不成熟，因此限制了它的应用。均相接枝聚合需要寻找一种能够有效溶解纤维素的溶剂，而目前所研究的纤维素溶剂体系的价格普遍很高，且回收困难，因此也限制了此种方法的应用。由于溶液聚合法是纤维素接枝产物合成最普遍、最可靠的一种方法，而辐射聚合自由基生成速率变化范围很大，并且可以很容易地通过控制辐射剂量率来调节自由基生成速率。因此，在等离子体辐射协同条件下采用溶液聚合的方式来制备纤维素基吸水材料，是克服以上方法的不足，满足市场需求的一种有效的方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种新的纤维素基吸水材料的制备方法，使制成的纤维素基吸水材料不但具有较好的吸水性能，而且还具有较好的耐盐性。

本发明以如下技术方案解决上述技术问题：

本发明纤维素基吸水材料的制备方法，它的操作步骤如下：

1)将天然纤维素材料经粉碎机粉碎后，取40～60目筛的纤维材料，常温下用蒸馏水洗涤三次，再用体积浓度为80％的乙醇洗涤两次，以去除纤维中的杂质，再在60℃的条件下烘干备用；

2)取上述处理过的纤维素置于等离子体反应腔中进行低温等离子体处理，等离子体处理条件为处理电压50～210V、真空度800～1500Pa、放电时间为30～250s；

3)按单体和2)步骤得到的纤维素质量比为4∶1～9∶1的比例将上述处理后的纤维素置于质量浓度为10％～50％的单体溶液中，再按引发剂占单体用量的0.5％～4.5％和交联剂占单体用量的0.05％～0.3％的比例分别向单体和纤维素的混合溶液中加入引发剂和交联剂，并通入氮气保护，同时设置搅拌器以100～200r/min的搅拌速度搅拌溶液，在40～80℃条件下接枝共聚反应10～40min后，取出反应容器中的产品，并在60℃条件下烘干，即得到纤维素基吸水材料。

所述天然纤维素材料为甘蔗渣、木薯秆、玉米秆、棉杆、荞麦秆、桦木、桉木、杨木的纤维。

所述单体是丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、丙烯腈或它们的混合物，其中丙烯酸的中和度为60％～80％。

所述引发剂是热分解引发剂、氧化还原引发剂或铈离子引发剂。

所述热分解引发剂是过硫酸盐、芳基偶氮氨基化合物或芳基偶氮硫醚；氧化还原引发剂是过硫酸盐-硫醇氧化还原引发体系、过硫酸盐-亚硫酸氢盐氧化还原体系或有机过氧化氢-亚铁盐氧化还原引发体系；铈离子引发剂是硫酸铈。

所述过硫酸盐是过硫酸钾或过硫酸铵；过硫酸盐-硫醇氧化还原引发体系是过硫酸钾-伯十二碳硫醇或叔十二碳硫醇；有机过氧化氢-亚铁盐氧化还原引发体系是C₁-C₅的直链和支链过氧化氢-硫酸亚铁或氯化亚铁。

所述交联剂包括N取代丙烯酰胺衍生物型交联剂、羟基型交联剂和环氧型交联剂。