[发明专利]一种聚天冬氨酸高吸水树脂的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子吸水树脂制备技术领域，涉及一种以聚天冬氨酸为主要原料制备的聚天冬氨酸高吸水树脂及其制备方法。

背景技术

超强吸水性吸水树脂是能吸收自身重量几十倍到几千倍水的聚合物，它由水溶性聚合物经过交联剂交联而形成空间网络结构，可吸收大量水而溶胀。传统的超强吸水树脂聚丙烯酸盐吸水树脂，虽然价格便宜，但却是不可再生资源，降解比较慢，降解后的对环境和人类有较大的负面影响。聚天冬氨酸吸水树脂是由天冬氨酸聚合生成聚琥珀酰亚胺，然后，水解、交联而成，不仅具有很好的生物降解性和吸水性能外，还具有很好的生物相容性，其代谢物无毒。可广泛应用与水处理、植物保水、沙漠治理、卫生护理等领域。

现有技术生产聚天冬氨酸吸水树脂多是以聚琥珀酰亚胺为原料，在有机溶剂存在条件下进行交联反应。例如，中国专利CN1814650公开了一种聚天冬氨酸的制备方法，该方法用非均相悬乳交联法或非均相悬乳交联法制取交联聚琥珀酰亚胺，然后用碱溶液水解制取聚天冬氨酸吸水树脂，该方法过程复杂，所采用的有机溶剂用量大，且对人身体有害，污染环境；回收有机溶剂的工序复杂，成本高，同时还产生二次污染。

中国专利CN1631517A放弃使用有机溶剂，采用水介质法制备聚天冬氨酸水凝胶。该方法以聚琥珀酰亚胺为原料，以二胺或三胺、四胺等多胺有机碱中的一种或者两种及两种以上的混合物为交联剂，在碱性水溶液中制备交联聚天冬氨酸水凝胶。其过程中使用多胺类交联剂毒性和刺激性较大，所得聚天冬氨酸水凝胶吸水倍率不高。

上述现有技术生产聚天冬氨酸吸水树脂，除了存在环境问题及成本问题，所制得的聚天冬氨酸吸水树脂吸水率也不高，且吸水后吸水树脂的凝胶强度较低。

中国专利CN1730105A公开了用微生物发酵合成的聚谷氨酸制备超强吸水剂的方法，聚谷氨酸为发酵法生产，分离纯化过程成本较贵。

中国专利CN102675663A将经过含有胺基的硅烷偶联剂改性的无机粒子和交联剂溶液在N,N-二甲基甲酰胺（DMF）介质中与聚琥珀酰亚胺进行交联反应，最后经水解制得聚天冬氨酸无机粒子复合高吸水性树脂。该方法反应过程中依然使用有机溶剂DMF作溶剂，过程复杂，有机溶剂用量大，成本较高，溶剂处理污染环境。

由此可见，目前存在的问题是需要研究开发一种生产成本低廉，吸水倍率高，吸水后树脂的凝胶强度好，且生产过程中不会对环境造成污染的聚天冬氨酸吸水树脂及其制备方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种聚天冬氨酸高吸水树脂的制备方法。该方法用水作溶剂进行聚琥珀酰亚胺的接枝、水解和交联反应，反应过程中不使用DMF等有机溶剂。该方法操作简单，成本低廉，易于工业化生产。所得聚天冬氨酸树脂的吸水倍率高，吸水后树脂的强度明显大于现有技术生产的聚天冬氨酸吸水树脂。

本发明还提供了根据本发明方法制得的聚天冬氨酸类吸水树脂的应用。其包括所述聚天冬氨酸类吸水树脂在吸收尿液制备尿不湿、吸收血液等体液用于医疗方面、吸附重金属离子、固沙、植物保水等方面的应用。

为此，本发明第一方面提供了一种制备聚天冬氨酸吸水树脂的方法，其包括：将含胺基的硅烷交联剂和碱性物质依次加入到由聚琥珀酰亚胺与水形成的混悬液中进行混合反应。

根据本发明，在所述反应过程中不使用N,N-二甲基甲酰胺。

进一步，在所述混悬液中，聚琥珀酰亚胺的浓度为0.1～4g/ml。

进一步，在所述反应中，以琥珀酰亚胺单元计，含胺基的硅烷交联剂与聚琥珀酰亚胺的摩尔比为1:1～1:30。

进一步，在所述反应中，以琥珀酰亚胺单元计，碱与聚琥珀酰亚胺的摩尔比为0.2:1～1:1。

本发明中所述的含胺基的硅烷偶联剂包括γ-氨丙基三乙氧基硅烷或γ-氨丙级三甲氧基硅烷或其混合物。

在本发明中，所述碱性物质包括氢氧化钾，氢氧化钠，氨水，碳酸钠，碳酸钾，碳酸氢钠，碳酸氢钾中的一种或者多种的组合。

在本发明的一个具体实施方式中，所述胺基的硅烷偶联剂，例如，γ-氨丙基三乙氧基硅烷的分子式如式（Ⅰ）所示，γ-氨丙级三甲氧基硅烷的分子式如式（Ⅱ）所示。聚琥珀酰亚胺的分子式如式（Ⅲ）所示。