[发明专利]一种利用多糖生物絮凝剂合成高吸水树脂的方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子吸水树脂的合成技术领域，具体是涉及一种利用多糖生物絮凝剂合成高吸水树脂的方法。

背景技术

高吸水树脂起源于上个世纪六十年代，是指能吸收自身质量几百倍甚至上千倍水分，含有羟基、羧基等强亲水性基团且具有交联网络结构的聚合物，主要有合成树脂和半合成树脂两类。合成树脂类主要是石油工业原料经过接枝共聚方法等合成，比如交联聚丙烯酸盐和交联聚乙烯醇，这种合成树脂寿命较长，吸水率较高但生产成本较高、可生物降解性差；而半合成树脂则以淀粉、纤维素、蛋白质等天然高分子材料与丙烯腈、丙烯酸、丙烯酰胺和丙烯酸酯等单体接枝共聚得到，这种树脂的合成成本较低，且在自然界中可生物降解，特别适用于做土壤的保水剂，还可用作日用化妆品、生理用品、医用辅料、抗血栓药剂、建筑吸水材料、止水密封材料以及油水分离剂等。

随着人们对环保的重视，可生物降解的高吸水树脂会越来越受到青睐。公开号为CN1544497A的发明专利公开了采用氧化淀粉为原料，丙烯酸、丙烯酰胺(或丙烯酸酯)为接枝单体，N,N-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂，氧化还原体系作为引发剂，黏土作为反应助剂，制成了蒸馏水的吸水倍数＞1000g/g，生理盐水的吸水倍数＞100g/g的淀粉类高吸水树脂，且工艺简单、原料及处理成本低。公开号为CN102093513A的发明专利公开了一种马铃薯淀粉接枝丙烯酸制备吸水树脂的方法，它是将马铃薯淀粉糊化后与N,N-亚甲基双丙烯酰胺、总反应量一半的过硫酸钾和亚硫酸钠引发体系混合，65～95％中和度的丙烯酸溶液与总反应量剩余一半的过硫酸钾和亚硫酸钠引发体系混合，最终混合到一起反应制得，成品对蒸馏水的吸水率为300～1200g/g，5％NaCl水溶液的吸水率为35～125g/g。

如上所述，诸多高吸水树脂的合成研究中所用的糖类材料大多取自于天然材料的人工提炼，比如淀粉、纤维素等，分子量基本上都是几万到几十万不等，其分子量小，分子结构也较简单，且需要添加交联剂，否则无法制备出高交联度的吸水树脂，导致其使用大大受到限制。

发明内容

为了克服现有技术的不足,本发明提供了一种利用多糖生物絮凝剂合成高吸水树脂的方法，即多糖生物絮凝剂改性成可降解的高效环保的高吸水树脂的方法，具体是以人工合成且已规模化生产的具有200万～3000万超高分子量且为网状结构的多糖生物絮凝剂为基材，与一系列含有不饱和双键的单体发生接枝共聚反应，获得具有超高分子量且可生物降解的高吸水树脂，其吸水性能优异、保水性能强且耐盐耐酸碱。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种利用多糖生物絮凝剂合成高吸水树脂的方法，以现有的非离子型多糖生物絮凝剂为原料，通过接枝聚羧酸和聚磺酸阴离子基团，制得高吸水树脂。

优选具体步骤如下：

取一定浓度的非离子型多糖生物絮凝剂，在25-35℃下，通入氮气后，加入丙烯腈，然后加入引发剂A，待反应体系变为乳白色后，加入一定量的阴离子单体和分散剂，升温至45-60℃，加入引发剂B，聚合反应一定时间后，停止通氮气，升温至85-95℃，加入强碱溶液，同时搅拌，使接枝共聚物充分皂化，用湿润的pH试纸检验瓶口跑出氨气的量，待pH基本为7-8时，取出产物，先用酸洗、再用醇洗，之后经干燥研磨过滤，制得50-100目的吸水树脂。

优选的，丙烯腈与非离子型多糖生物絮凝剂的固体质量比为1:1～2:1，阴离子单体与非离子型多糖生物絮凝剂的固体质量比为1:1～5:1，分散剂占反应体系的质量百分比为5％～20％，聚合反应时间为2～4h。

优选的，所述的非离子型多糖生物絮凝剂的结构简式为：

其中：α-D-GLC代表一个糖单元，括号内的数字代表糖苷键的连接方式。该多糖生物絮凝剂的分子量为200万～3000万，溶液质量浓度为4-40％。其优选制备方法为专利公告号CN101392280A中所述的一种制备多糖生物絮凝剂的酶学方法，其具体制备方法如下：

所述非离子型多糖生物絮凝剂的优选的动力粘度分别为4500cPs和65000cPs，包括如下制作步骤：

(1)根据上述多糖生物絮凝剂动力粘度的要求，分别对应地配制浓度为0.80mol/L和0.44mol/L的蔗糖溶液1000毫升和1000升；

(2)在上述蔗糖溶液中分别加入氯化钙溶液，其中浓度为0.80mol/L的溶液中加入0.5％的氯化钙溶液10毫升，浓度为0.44mol/L的溶液中加入5％的氯化钙溶液1000毫升；

(3)用30％醋酸缓冲溶液调节上述蔗糖溶液的pH值在5.2～5.4范围；