[发明专利]一种全生物降解吸水树脂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种全生物降解吸水树脂及其制备方法，是采用可水溶性天然高分子材料在醇‑水二元溶剂中通过化学交联和物理交联相结合的方式制备得到的，该吸水树脂在6个月内可完全降解，吸水量达55g/g，保水量30g/g，且粒径尺寸可调控，呈球形结构。利用该全降解吸水树脂制备的产品使用后的废弃物，可实现生物降解，减少环境污染，因此可以广泛的应用于医疗、土壤保水、一次性卫生吸液用品等方面。本发明产品制备不需要特殊设备、原料易得、成本低廉、效果显著，具有巨大的经济效益、社会效益与环境效益。

技术领域

本发明涉及可全生物降解材料技术领域，具体涉及一种全生物降解吸水树脂及其制备方法。

背景技术

吸水树脂(Super Absorbent Polymer，SAP)是一种新型功能高分子材料。它具有吸收比自身重几百到几千倍水的高吸水功能，并且保水性能优良，一旦吸水膨胀成为水凝胶时，即使加压也很难把水分离出来。合成高分子吸水树脂给人们日常生活带来了丰富物质资源，被广泛应用于建筑材料、一次性塑料制品及个人生理卫生用品、食品包装材料等与人们生活息息相关的领域，利用合成高分子吸水树脂制备的产品给人类带来便利的同时，使用后的废弃物也带来了白色污染的严重后果。随着全球环保意识的增强，开发成本低、吸水性能好的可全生物降解吸水树脂意义重大。

以石化产品如丙烯酸、丙烯酰胺、聚乙烯醇和丙烯腈为基础合成的吸水树脂具有成本低、工艺简单、生产效率高、吸水能力强、产品保质期长等一系列优点，成为当前该领域的研究热点。目前世界SAP生产中，聚丙烯酸系吸水树脂占80％左右，广泛应用于卫生、农业、医药、环境等领域。但由于该类高聚物中的碳-碳链(-C-C-)结构稳定，在自然界中很难自行降解，造成的环境污染问题也日益突出。

20世纪以来研究者们先后开发了纤维素、淀粉、黄原胶等天然材料接枝丙烯酸制备的高吸水树脂，这些吸水树脂虽然具有一定的生物降解能力，但是被降解的部分主要是原本就具有生物降解性能的纤维素、淀粉、黄原胶等天然高分子材料，并没有从根本上解决丙烯酸系高吸水树脂中-C-C-链降解性差这一问题。后期，又开发了聚乳酸、聚氨基酸等可完全生物降解的吸水树脂，但由于工艺复杂，产品所需成本较高，导致应用市场规模未达到预期，难以大面积推广。

由于资源、环境与可持续发展的要求，有关可再生、可降解的环境友好材料的研究日益增多。可再生天然高分子来自自然界中动、植物以及微生物资源，这些材料废弃后容易被自然界微生物分解成水、二氧化碳和小分子，属于环境友好材料。但由天然高分子材料合成的可降解吸水树脂，虽然具有可降解性能，但吸水和保水性能较差，难以满足使用要求。因此，通过将不同的天然高分子材料进行交联，增强高分子材料分子链间的作用力，来提高凝胶的强度，然后通过进一步的物理和化学交联，使其在稳定的溶剂体系中形成吸水树脂，从而制备得到吸水性好、机械性能好、成本低的全生物降解吸水树脂。

发明内容

针对现有降解吸水树脂降解能力差和吸收性能等方面存在的不足，本发明拟解决的技术问题是提供一种吸水和保水性能好、尺寸结构可控、凝胶强度高、具有全生物降解性能的吸水树脂。

本发明公开了一种全生物降解吸水树脂及其制备方法，其特征在于以可水溶性天然高分子材料为原料，在醇-水二元溶剂中通过化学交联和物理交联相结合的方式制备得到的吸水树脂。具体制备方法如下：

(1)称取一定量的不同天然高分子材料分别溶于去离子水中，搅拌均匀，然后加入一定量的天然生物交联剂，搅拌20～100min后，静置脱泡；

(2)将乙醇与去离子水按照质量比混合，称取一定量的氯化钙加入到上述溶液中，搅拌混合均匀；

(3)通过注射装置将(1)中的溶液注入到溶液(2)中，轻轻搅拌至形成凝胶颗粒，室温下搅拌30～120min，然后向上述溶液中加入一定量的戊二醛溶液，继续搅拌30～150min，过滤得到吸水树脂颗粒，将得到的吸水树脂用去离子水冲洗3～8次，并对其干燥处理。