[发明专利]一种耐温耐压纤维素基吸水树脂及其制备方法

说明书

本发明公开一种耐温耐压纤维素基吸水树脂的制备方法，以羟甲基纤维素、丙烯酰胺、2‑丙烯酰胺基十四烷基磺酸钠为单体，采用水溶液聚合法制备吸水树脂。本发明制备的纤维素基吸水树脂具有较高的吸水倍率和良好的保水性能，即使在100℃下放置2h后的保水率依然能达到64.4％，在12000rpm离心45min后保水率还能达到82.5％。

技术领域

本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种耐温耐压纤维素基吸水树脂及其制备方法。

背景技术

我国是个缺水的国家，水资源的人均占有量少于世界平均值，每年会有不同程度的旱灾、旱情发生，干旱是农业的大敌，发生频率高、地域广、延续时间长，因此危害也大，近年更有加重趋势。而干旱对粮食生产影响极大，在作物整个生育期间，尤其是作物播种、出苗期影响更大，造成出苗不齐，缺苗断垄，生长缓慢，最终导致产量和品质下降，因此，抗旱保苗、壮苗早发是农业生产的关键。

近年来，吸水树脂作为一种发展较快的化学节水、高科技抗旱产品，现已逐步应用于花卉、苗木及农作物等的生产。吸水树脂具有快速吸收水分和缓慢释放水分的特性，可有效减少土壤表面积水和基质水分的蒸发量。吸水树脂在土壤中能将雨水或浇灌水迅速吸收并保住，不渗失，进而保证植物根际周围水份充足、缓慢释放供植物利用。吸水树脂特有的吸水、贮水、保水性能，在改善生态环境、防风固沙工程中起到决定成败的作用，广泛用于土地沙漠化治理、农林作物种植、园林绿化等领域。

按原料划分，吸水树脂可分为淀粉系(接枝物、羧甲基化等)、纤维素系(羧甲基化、接枝物等)、合成聚合物系(聚丙烯酸系、聚乙烯醇系、聚氧乙烯系等)几大类。目前，对吸水树脂的研究报道很多，主要是通过引入某些功能基团或改进制备方法以提高吸水树脂的性能，如吸水性能、耐温性、抗盐性和凝胶强度等。纤维素系和淀粉系吸水树脂环境友好，生物可降解，因此得到了更广泛的认可。但是与合成聚合物系吸水树脂相比，它的吸水性能比丙烯酸系吸水性树脂低，抗压强度以及耐温性能也较差，所以应用受到了一定的限制。因此，为了更好的利用纤维素系吸水树脂，需要研究和开发一种耐温、耐压、耐盐和吸水性能优良的天然材料聚合物吸水树脂。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种耐温耐压纤维素基吸水树脂及其制备方法，本发明的另一个目的是提供一种耐温耐压纤维素基吸水树脂的应用。

第一方面，本发明提供一种纤维素基吸水树脂的制备方法，包括如下制备步骤：

(1)将羟甲基纤维素钠溶于纯水中，水浴加热，搅拌至完全溶解；

(2)将丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基十四烷基磺酸钠、交联剂和引发剂加入到步骤(1)得到的溶液中，搅拌至完全溶解；

(3)将步骤(2)的溶液在60-80℃条件下反应2-3h，将产品取出剪碎，用无水乙醇洗去未反应物，加入NaOH固体水解，烘干，得到纤维素基吸水树脂。

优选的，所述步骤(1)具体为：将4-8重量份的羟甲基纤维素钠加入100重量份的纯水中，在50-60℃水浴中加热至完全溶解；

优选的，所述步骤(2)中交联剂选自N,N－亚甲基双丙烯酰胺，引发剂为过硫酸铵或过硫酸钾中的一种，更优选为过硫酸铵。

优选的，所述步骤(2)中2-丙烯酰胺基十四烷基磺酸钠与N,N－亚甲基双丙烯酰胺的质量比为3:1-4，更优选的，两者质量比为3:2-4，具体为3:2、3:3、3:4。

在本发明的优选实施方式中，步骤(2)的制备原料为丙烯酰胺15-25重量份、2-丙烯酰胺基十四烷基磺酸钠3-5重量份、N,N-亚甲基双丙烯酰胺2-4重量份、过硫酸铵2-5重量份。

优选的，所述步骤(3)加入5-10重量份的NaOH固体在80-90℃下水解10-12h，放入真空干燥箱中于80-90℃下烘干12-24h。