[发明专利]一种高吸水树脂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高吸水树脂的制备方法，特别是涉及淀粉接枝丙烯酸、丙烯酰胺和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的吸水树脂的制备方法。

背景技术

高吸水树脂是近几十年来快速发展起来的一种新型高分子材料，它具有良好的吸水性和保水性。因此它在农业、林业、环保、食品等方面应用极为广泛，在国民经济及人们生活中起到很重要的作用。

目前，高吸水树脂的制备方法主要有水溶液聚合法和反相悬浮聚合法等。由于水溶液聚合法操作简便且对环境比较友好，所以工业上一般使用此方法来合成高吸水树脂。现有技术中多用丙烯酸制备高吸水树脂，丙烯酸（AA）单体是离子型单体，由于具有亲水基团-COO^-，其单体经部分中和后合成的高吸水树脂的吸水率很高，但是抗盐性很差；为克服这一不足，现有技术中采用了加入非离子型单体丙烯酰胺（AM）与AA共聚的技术手段，这一技术能够有效地解决耐盐性问题，但产物的吸水率却大大的降低。同时现有技术的产物吸水速率较低。

中国发明专利2012105651781公开了一种有机-无机复合吸水材料，所述复合吸水材料无机部分为粉煤灰；有机部分是以淀粉为基材，加入丙烯酸和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸，在水中通过自由基引发聚合得到的高分子吸水树脂。该产品制备的糊化时间达60min，其产物要分别使用蒸馏水和无水乙醇洗涤多次，且其产品20min的吸水倍率仅为745g/g。另外在该专利中并未给出其测试的吸盐率，因此该专利产品耐盐性无从考证。

中国发明专利申请2014103442649公开一种棕榈纤维接枝三元共聚高耐盐性吸水树脂，由以下重量含量的原料制备得到：棕榈纤维素粉末4-12份，丙烯酸100-140份，丙烯酰胺70-120份，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸25-50份，氢氧化钠溶液230-270份，交联剂0.04-0.12份，引发剂0.8-1.2份，乙醇水溶液80-200份。但该专利制备中需要使用棕榈纤维，因此其推广应用会受其来源的限制，同时其成本过大。

中国发明专利申请2013106947513公开一种具有高吸水速率的耐盐吸水树脂的制备方法，采用自由基聚合的方法，以水为溶剂，以过硫酸铵和四甲基乙二胺氧化还原体系为引发剂，N,N′-亚甲基双丙烯酰胺和纳米二氧化硅为交联剂与单体丙烯酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸共聚得到的具有高吸水速率的耐盐吸水树脂。但该专利申请技术方案制备的树脂存在生物降解较困难的不足，且其制备成本相对较高。

中国发明专利申请201510134574.2公开一种高百度丙烯酸高吸水树脂及其制备方法，丙烯酸（经过精馏处理除去阻聚剂）滴加到氢氧化钠水溶液中，得到丙烯酸及其钠盐的中和溶液，在中和溶液中依次加入增韧剂、表面活性剂、交联剂和引发剂，搅拌均匀，聚合反应得到水凝胶得到初级产物，后面经过一系列的后处理最后得到吸水树脂。该专利的制备方法是水溶液聚合法，但是其制备步骤复杂，尤其是进行丙烯酸的精馏处理，最终得到的吸液率在62g/g左右，其专利制备过程中预处理和后处理都很繁琐复杂，使其制备成本很高，并且吸液率也不是很理想。

《棉花秸杆接枝丙烯酸制备高吸水性树脂》（戴勋，张娜，苏阔伟.化学工程与装备[J].新疆、2012.比10期）公开的技术是将棉花秸秆粉末进行碱煮后，采用过硫酸钾（KSB）为引发剂、N,N′-亚甲基双丙烯酰胺（MBAM）为交联剂，使其与丙烯酸接枝共聚合成高吸水树脂，通过试验对比最终确定最佳条件为：碱煮棉花秸秆粉末与丙烯酸的质量分数为1∶8、过硫酸钾用量为单体质量的0.025、交联剂N,N’-亚甲基双丙烯酰胺（MBAM）用量为单体质量的0.083%、丙烯酸中和度为70%、反应时间为4h、烘干温度为90℃。对最佳条件下制备的树脂进行了吸水倍率的测试，吸收蒸馏水达207倍。但该文件的技术仍需要对丙烯酸进行预处理以除去阻聚剂，而且所得产物吸水率很低，制备成本较高。

中国发明专利申请2015106106409公开一种高吸水树脂的制备方法，此专利制备形成一种“双网络结构”的吸水树脂，用来检测质量分数为0.9%NaCl溶液的吸盐率，其吸盐率仅在40倍左右。

有文献报道，随着氯化钠溶液的浓度增加，吸水树脂的吸液率是下降的，在含盐量达到质量分数3%后，吸液率不再随着浓度的增加而下降。故测质量分数为3%的NaCl溶液吸盐水倍率是值得关注的。但现有技术中的吸水树脂对含盐量为3%的溶液吸液率均不理想。

另外，现有技术中制备高吸水树脂时，普遍需在事先将丙烯酸进行精馏处理除去阻聚剂。