[其他]由聚丙烯腈制备高吸水性聚合物的方法

说明书

由聚丙烯腈制备高吸水性聚合物的方法。

本发明属于有机高分子化合物制备领域。

制备高吸水性聚合物的技术已有许多报道，如美 国专利4,045,387和4,204,983介绍了由淀 粉——聚丙烯腈接枝共聚物和由甲醛交联的淀 粉——聚丙烯腈接枝共聚物加碱皂化制得高吸水性 聚合物。由这些方法制备的高吸水性聚合物可用于 农林业做吸水保墒剂、土壤改良剂、种子包衣、工业废 水处理凝絮剂、油田钻井的降失水剂以及含水体系的 增稠剂等。虽然由上述方法制备的聚合物吸水倍数 高达1000至3000倍，但由于采用了接枝共聚工艺， 需用稀土元素四价铈盐作引发剂，生产成本高，难以 推广。再则，在产物中引入了淀粉类物质，在使用中 由于生物酶作用易发生生物降解现象，作用周期受到 限制。

本发明的目的是提供一种比以往技术更为简单 的制备高吸水性聚合物的方法。聚丙烯腈不接枝到 其他基质上，而直接经过皂化、交联、离析制得可吸收 自身重量400～800倍蒸馏水的高吸水性聚合物。

实验证明，聚丙烯腈加碱皂化产物可用硫酸铝 (Al₂(SO₄)₃·18H₂O)、明矾(KAl(SO₄)₂·12H₂O) 等三价可溶性铝盐进行交联，皂化产物在离析以前与 交联剂发生交联，交联反应时间为20分钟至1小时， 反应温度为85℃～95℃。所用聚丙烯腈是化纤生 产中的聚丙烯腈树脂、腈纶丝、或者纯粹腈纶织品的 回收物。

聚丙烯腈与硫酸铝的重量比为1∶1.5至5∶ 1，与明矾的重量比为1∶2至4∶1。交联剂用量 超出范围的产物，虽然性能程度上有差别，但也表现 出本发明要求的性质。

聚丙烯腈的皂化是在碱金属氢氧化物的水溶液 中进行，但以氢氧化钠和氢氧化钾为佳。碱与聚丙烯 腈的丙烯腈重复单元的摩尔比在0.1∶1至1∶ 1范围内均可发生皂化反应，但以0.1∶1至0.3∶ 1为佳。在常压下，皂化反应温度为80℃～100℃， 时间约为1.5小时至4小时。若在受压容器中进行， 可采用较高的温度。

中和时可用醋酸，也可用盐酸、硫酸。

皂化、交联后的产物可采用溶剂沉析的方法离 析，但已有技术所介绍的一些离析方法也是可以采用 的，如：喷雾干燥、冷冻干燥、滚筒干燥等。沉析所采 用的溶剂可以是乙醇，也可采用甲醇、丙酮。

最终产物的粒度经过加工是可变的，增加产物的 粒度可以提高它的吸水速度。

本发明制备产物的吸水倍数是用以下方法测量 的：

取0.1克产物放入250毫升的量筒中，加入 250毫升蒸馏水，令其静置24小时，以记录下的在量 筒中冻胶顶部刻度再乘以因子10而测得。在冻胶顶 部界面不清晰的情况下，投入一片与量筒口径大小相 仿的滤纸，将有助于找出冻胶顶部的界面。

与美国专利4,045,387和4,204,983报道以四 价铈盐作引发剂的工艺相比较，本发明的优越之处在 于：

A工艺流程简单，物料消耗低，生产的原料成 本可降低30～50％。

B以聚丙烯腈为原料，克服了以丙烯腈为原料 制备产物所造成的三废污染。由于可以利用腈纶制 品回收物作原料，为生产提供了廉价丰富的原料来 源。

C虽然产物的吸水性能有所下降，但产物中不 含有淀粉类物质，在一定程度上克服了生物降解现 象，延长了产品的使用周期。

以下各实例仅仅是为了进一步解释本发明，而不 是限制条款所规定的发明的范围。

实例一

在一只500毫升的三口烧瓶中装入5克腈纶丝、 100毫升蒸馏水、6克氢氧化钠，在85℃水浴下加热， 间歇搅拌，到溶液为浅黄色为止，时间约2.5小 时～3小时，然后趁热加入2.5克硫酸铝，搅拌5分 钟，冷却，以醋酸调节溶液的pH至6，加热，在90℃ 条件下反应30分钟。冷却后以乙醇沉析、洗涤，在 80℃的烘箱内烘干12小时，产物8.5克，吸水倍数 为510倍。

实例二

采用实例一的步骤，以2.5克明矾代替硫酸铝作 交联剂，制得产物重8.4克，吸水倍数为800倍。

实例三

采用实例二的步骤，以自来水代替蒸馏水，制得 产物重8.7克，吸水倍数为720倍。

实例四