CN108485149A - 一种高吸水树脂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高吸水树脂及其制备方法，所述的高吸水树脂，包括以下原料:甲基丙烯酸酯、无机碱溶液、丙烯酰胺、2‑甲基苯磺酸、黄原胶、小苏打、氨水、聚乳酸、壳聚糖、抗菌改性助剂、耐热改性助剂、硅烷偶联剂KH‑570，所述高吸水树脂是经过制备基料、改性填料，然后将基料、改性填料混合等步骤制成的。本发明的高吸水树脂具有优异的抗菌和耐热性能。

Description

一种高吸水树脂及其制备方法
【技术领域】
本发明属于树脂制备技术领域，具体涉及一种高吸水树脂及其制备方法。
【背景技术】
高吸水树脂是近30多年开发的新型功能高分子材料，其带有许多亲水基团的低交联度或者部分结晶性的高分子聚合物，因此它具有一般高分子化合物的特性，具有优异的吸水和保水性能，其可以吸收达自身重量几百倍到几千倍的水，吸水膨胀后形成凝胶体，保水能力极强，很高压力下也失水很少。同时它具备功能高分子材料的优点，可用于农林、园艺、医药、医疗、生理卫生、石油、化工、建材、环保、食品、人工智能材料、敏感材料、生化技术、造纸、纺织、日用化妆品等各个领域。
中国专利申请文献“一种高吸水树脂(申请公布号:CN103130960A)”公开了一种高吸水树脂，由下列原料按照如下的重量配比组成：甲基丙烯酸酯100-220 份、无机碱溶液200-320份、丙烯酰胺30-150份、2-甲基苯磺酸40-80份、黄原胶2-6份、活化剂0.2-2份、聚合剂25-60份。本发明的生产原料简单、价格低廉、致使生产投入少、生产出的高吸水树脂的价格低，并且无污染、利润高，可大规模推广使用。但是该高吸水树脂的抗菌和耐热性能无法满足实际使用时的需求。
【发明内容】
本发明提供一种高吸水树脂及其制备方法，以解决在中国专利申请文献“一种高吸水树脂(申请公布号:CN103130960A)”公开的高吸水树脂抗菌和耐热性能不足的问题。
为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案:
一种高吸水树脂，包括以下原料:甲基丙烯酸酯、无机碱溶液、丙烯酰胺、 2-甲基苯磺酸、黄原胶、小苏打、氨水、聚乳酸、壳聚糖、抗菌改性助剂、耐热改性助剂、硅烷偶联剂KH-570；
所述抗菌改性助剂，以重量份为单位，包括以下原料:海藻粉6-9份、天然沸石4-8份、质量分数为5-15％的氯化钠溶液2-6份、质量分数为15-35％的氯化镧溶液4-7份、质量分数为4-8％的硝酸银溶液2-6份、钛白粉4-8份、N,N-二甲基乙酰胺2-6份、氧化锌4-8份、硅烷偶联剂KH-5702-6份；
所述耐热改性助剂，以重量份为单位，包括以下原料:纳米硼酸锌4-8份、氢氧化镁2-6份、三聚磷酸铝1-5份、纳米硫酸钡4-8份、三氧化二锑3-6份、碳纳米管2-8份、瓷化粉1-5份、硬脂酸铝4-8份、氨基甲酸酯2-6份、聚偏氟乙烯1-5份、三氧化锑3-6份、氢氧化铝4-8份、碳化硅粉3-6份、硅烷偶联剂 KH-5603-9份、邻苯二甲酸二辛酯2-8份；
所述聚乳酸、壳聚糖、抗菌改性助剂、耐热改性助剂、硅烷偶联剂KH-570 的重量比为(5-15):(6-9):(12-24):(10-20):(2-3)。
进一步的，聚乳酸、壳聚糖、抗菌改性助剂、耐热改性助剂、硅烷偶联剂 KH-570的重量比为14.6:8.5:23.5:14.9:2.6。
进一步的，以重量份为单位，包括以下原料:甲基丙烯酸酯100-220份、无机碱溶液200-320份、丙烯酰胺30-150份、2-甲基苯磺酸40-80份、黄原胶2-6 份、小苏打0.2-2份、氨水25-60份、聚乳酸5-15份、壳聚糖6-9份、抗菌改性助剂12-24份、耐热改性助剂10-20份、硅烷偶联剂KH-5702-3份。
进一步的，抗菌改性助剂按如下工艺进行制备：将海藻粉、天然沸石和质量分数为5-15％的氯化钠溶液混合均匀，搅拌1-3h，过滤脱水，烘干，然后于 450-550℃焙烧0.5-1.5h，然后置于质量分数为15-35％的氯化镧溶液中，搅拌1-3h，过滤脱水，烘干，然后置于180-220℃焙烧0.5-1.5h，然后置于质量分数为4-8％的硝酸银溶液中，搅拌2-4h，烘干后得到物料a；将钛白粉和N,N-二甲基乙酰胺混合均匀，于650-850r/min转速搅拌20-40min，接着升温至75-85℃，保温1-3h，接着通入氮气，加入物料a和氧化锌混合均匀，于450-550r/min转速搅拌10-14h，然后加入硅烷偶联剂KH-570混合均匀，升温至90-110℃，保温5-15min，于 1500-2500r/min转速搅拌10-20min，冷却至室温得到抗菌改性助剂。
进一步的，耐热改性助剂按如下工艺进行制备：将纳米硼酸锌、氢氧化镁、三聚磷酸铝、纳米硫酸钡、三氧化二锑和碳纳米管研磨成20-30目粉末状物料，然后于95-105℃的烘箱中烘干，接着加入瓷化粉、硬脂酸铝、氨基甲酸酯和聚偏氟乙烯混合均匀，于80-90℃保温1-3h，接着于650-850r/min转速搅拌20-40min，然后加入三氧化锑、氢氧化铝、碳化硅粉、硅烷偶联剂KH-560和邻苯二甲酸二辛酯混合均匀，升温至140-160℃，保温10-20min，接着于1200-1400r/min转速搅拌10-20min，冷却至室温得到耐热改性助剂。
本发明还提供一种高吸水树脂的制备方法，包括以下步骤:
S1、将甲基丙烯酸酯、无机碱溶液、丙烯酰胺、2-甲基苯磺酸、小苏打和氨水混合均匀，于4000-6000r/min转速搅拌10-15min，再加入黄原胶混合均匀，升温至80-90℃，保温1-2h，于650-850r/min转速搅拌1-2h，冷却至室温得到基料；
S2、将聚乳酸、壳聚糖和硅烷偶联剂KH-570混合后，升温至50-60℃，保温1-3h，保温的过程中不停搅拌，然后加入抗菌改性助剂和耐热改性助剂混合均匀，继续升温至至70-80℃，在300-350r/min转速搅拌分散5-15min，得到改性填料；
S3、在密闭的搅拌器中，将基料和改性填料混合均匀，升温至80-90℃，保温1-3h，接着于1500-2500r/min转速搅拌1-2h，冷却至室温得到高吸水树脂。
本发明具有以下有益效果:(1)由实施例1-3和对比例7的数据可见，施用
实施例1-3高吸水树脂的抗菌和耐热性能显著提高；同时由实施例1-3的数据可见，实施例1为最优实施例。
(2)由实施例1和对比例1-6的数据可见，聚乳酸、壳聚糖、抗菌改性助剂、耐热改性助剂、硅烷偶联剂KH-570在制备高吸水树脂中起到了协同作用，协同提高了高吸水树脂的抗菌和耐热性能，这可能是:
1)聚乳酸表面含有丰富的羟基，且生物相容性好，可降解，且具有多孔性。壳聚糖在弱酸溶剂中易于溶解，溶解后的溶液中含有氨基(NH2+)，这些氨基通过结合负电子，氨基结合负离子后与细菌结合，使细菌产生结构的改变或能量的转移，导致细菌死亡,从而实现抑制细菌的作用，且壳聚糖具有吸附性能，能够与抗菌改性助剂和耐热改性助剂配合，实现抗菌改性助剂和耐热改性助剂与聚乳酸的结合更加牢固，使得补强体系对吸水树脂抗菌和耐热性能的提高更加高效。
2)抗菌改性助剂通过将海藻粉、天然沸石和氯化钠溶液混合均匀，搅拌，过滤脱水，烘干，焙烧，然后置于氯化镧溶液中搅拌，过滤脱水，烘干，焙烧后置于硝酸银溶液中，搅拌，烘干后得到物料a；将钛白粉和N,N-二甲基乙酰胺混合均匀，接着升温，保温，接着通入氮气，加入物料a和氧化锌混合均匀，搅拌，然后加入硅烷偶联剂KH-570混合均匀，升温，保温，冷却至室温得到，利用海藻粉和天然沸石的多孔结构，通过揉入氟元素、银元素、镧元素以及锌元素的抗菌性能，使得氟元素、银元素、镧元素以及锌元素附着在海藻粉和天然沸石的孔洞中，与细菌接触后，使得细菌上其呼吸作用的酶失效，细菌无法呼吸后从而死亡通。并在在硅烷偶联剂KH-570的接枝改性作用下，在N,N-二甲基乙酰胺的溶剂作用下，得到的抗菌改性助剂其表面的不饱和键与本发明高吸水树脂的主料结合，利用了抗菌改性助剂的杀菌性能使制备得到的高吸水树脂具有优异的抗菌性能。
3)耐热改性助剂通过将纳米硼酸锌、氢氧化镁、三聚磷酸铝、纳米硫酸钡、三氧化二锑和碳纳米管研磨成粉末状物料，然后于烘箱中烘干，接着加入瓷化粉、硬脂酸铝、氨基甲酸酯和聚偏氟乙烯混合均匀，保温，接着搅拌，然后加入三氧化锑、氢氧化铝、碳化硅粉、硅烷偶联剂KH-560和邻苯二甲酸二辛酯混合均匀，升温，保温，搅拌，冷却至室温得到，利用了纳米硼酸锌、氢氧化镁、三聚磷酸铝、纳米硫酸钡、三氧化二锑、碳纳米管、瓷化粉、硬脂酸铝、三氧化锑、氢氧化铝和碳化硅粉表面的羟基，其中纳米硼酸锌、氢氧化镁、三聚磷酸铝、纳米硫酸钡、三氧化二锑、碳纳米管、瓷化粉、硬脂酸铝、三氧化锑、氢氧化铝和碳化硅粉中的锌、镁、铝、钡、碳、锑和硅等元素补充到本发明的高吸水树脂中，利用了这些金属元素结合的氧化物来提高本发明高吸水树脂的耐热性能，在硅烷偶联剂KH-560的接枝改性作用下，实现了将这些氧化物与氨基甲酸酯和聚偏氟乙烯的接枝结合，并运用到本发明的吸水树脂的制备中，并与硅烷偶联剂KH-570 配合，实现该耐热改性助剂的耐热性运用到本发明的高吸水树脂中，赋予了吸水树脂优异的耐热性能。
4)硅烷偶联剂KH-570作为改性助剂，实现对聚乳酸表面改性，利用壳聚糖、抗菌改性助剂和耐热改性助剂表面的羟基，实现聚乳酸与壳聚糖、抗菌改性助剂和耐热改性助剂的接枝改性，利用壳聚糖的抗菌性能，抗菌改性助剂的抗菌补强作用，以及耐热改性助剂的耐热补强作用，实现聚乳酸、壳聚糖、抗菌改性助剂、耐热改性助剂和硅烷偶联剂KH-570作为补强体系运用到本发明吸水树脂的制备中，有效提高了吸水树脂的抗菌耐热性能。
通过控制聚乳酸、壳聚糖、抗菌改性助剂、耐热改性助剂、硅烷偶联剂KH-570 的重量比为(5-15):(6-9):(12-24):(10-20):(2-3)，其利用聚乳酸、壳聚糖、抗菌改性助剂、耐热改性助剂、硅烷偶联剂KH-570作为补强体系，以抗菌改性助剂和耐热改性助剂作为补强体系的主要原料，利用了抗菌改性助剂的抗菌补强作用，以及耐热改性助剂的耐热补强作用，在硅烷偶联剂KH-570的接枝改性作用下，实现对聚乳酸表面的改性，利用聚乳酸的优异吸附性和表面的不饱和键，壳聚糖、抗菌改性助剂和耐热改性助剂为表面含有大量羟基的改性料，在硅烷偶联剂KH-570的接枝作用下，实现聚乳酸与壳聚糖、抗菌改性助剂以及耐热改性助剂的有效接枝结合，保证聚乳酸的用量能够为壳聚糖、抗菌改性助剂、耐热改性助剂的附着提供充足的附着位点，合理控制了聚乳酸在补强体系中与壳聚糖、抗菌改性助剂、耐热改性助剂的合理配比，实现补强体系能够高效促进吸水树脂抗菌和耐热性能的提高。
(3)由对比例8-10的数据可见，聚乳酸、壳聚糖、抗菌改性助剂、耐热改性助剂、硅烷偶联剂KH-570的重量比不在(5-15):(6-9):(12-24):(10-20): (2-3)范围内时，制得的吸水树脂的抗菌和耐热性数值与实施例1-3的数值相差甚大，远小于实施例1-3的数值，与现有技术(对比例7)的数值相当。本发明聚乳酸、壳聚糖、抗菌改性助剂、耐热改性助剂、硅烷偶联剂KH-570作为补强体系，实施例1-3控制制备吸水树脂时通过添加聚乳酸、壳聚糖、抗菌改性助剂、耐热改性助剂、硅烷偶联剂KH-570的重量比为(5-15):(6-9):(12-24):(10-20):(2-3)，实现在补强体系中利用硅烷偶联剂KH-570的接枝作用，以及聚乳酸、壳聚糖、抗菌改性助剂和耐热改性助剂表面的羟基，实现硅烷偶联剂 KH-570对聚乳酸表面接枝改性，实现壳聚糖、抗菌改性助剂和耐热改性助剂附着在聚乳酸的表面，利用聚乳酸的可降解性以及吸附性，并在硅烷偶联剂KH-570 的接枝作用下，实现聚乳酸对壳聚糖、抗菌改性助剂、耐热改性助剂的吸附作用前提下，并在羟基键的作用下，实现结合，将壳聚糖的抗菌性能，以及抗菌改性助剂的抗菌补强作用，以及耐热改性助剂的耐热性揉入到聚乳酸上，实现聚乳酸、壳聚糖、抗菌改性助剂、耐热改性助剂、硅烷偶联剂KH-570作为补强体系能够实现对本发明吸水树脂抗菌和耐热性能的补强作用。
【具体实施方式】
为便于更好地理解本发明，通过以下实例加以说明，这些实例属于本发明的保护范围，但不限制本发明的保护范围。
在实施例中，高吸水树脂，以重量份为单位，包括以下原料:甲基丙烯酸酯100-220份、无机碱溶液200-320份、丙烯酰胺30-150份、2-甲基苯磺酸40-80 份、黄原胶2-6份、小苏打0.2-2份、氨水25-60份、聚乳酸5-15份、壳聚糖6-9 份、抗菌改性助剂12-24份、耐热改性助剂10-20份、硅烷偶联剂KH-5702-3 份。
抗菌改性助剂按如下工艺进行制备：按重量份将6-9份海藻粉、4-8份天然沸石和2-6份质量分数为5-15％的氯化钠溶液混合均匀，搅拌1-3h，过滤脱水，烘干，然后于450-550℃焙烧0.5-1.5h，然后置于4-7份质量分数为15-35％的氯化镧溶液中，搅拌1-3h，过滤脱水，烘干，然后置于180-220℃焙烧0.5-1.5h，然后置于2-6份质量分数为4-8％的硝酸银溶液中，搅拌2-4h，烘干后得到物料a；将4-8份钛白粉和2-6份N,N-二甲基乙酰胺混合均匀，于650-850r/min转速搅拌 20-40min，接着升温至75-85℃，保温1-3h，接着通入氮气，加入物料a和4-8 份氧化锌混合均匀，于450-550r/min转速搅拌10-14h，然后加入2-6份硅烷偶联剂KH-570混合均匀，升温至90-110℃，保温5-15min，于1500-2500r/min转速搅拌10-20min，冷却至室温得到抗菌改性助剂。
耐热改性助剂按如下工艺进行制备：按重量份将4-8份纳米硼酸锌、2-6份氢氧化镁、1-5份三聚磷酸铝、4-8份纳米硫酸钡、3-6份三氧化二锑和2-8份碳纳米管研磨成20-30目粉末状物料，然后于95-105℃的烘箱中烘干，接着加入1-5份瓷化粉、4-8份硬脂酸铝、2-6份氨基甲酸酯和1-5份聚偏氟乙烯混合均匀，于80-90℃保温1-3h，接着于650-850r/min转速搅拌20-40min，然后加入3-6份三氧化锑、4-8份氢氧化铝、3-6份碳化硅粉、3-9份硅烷偶联剂KH-560和2-8 份邻苯二甲酸二辛酯混合均匀，升温至140-160℃，保温10-20min，接着于 1200-1400r/min转速搅拌10-20min，冷却至室温得到耐热改性助剂。
所述高吸水树脂的制备方法，包括以下步骤:
S1、将甲基丙烯酸酯、无机碱溶液、丙烯酰胺、2-甲基苯磺酸、小苏打和氨水混合均匀，于4000-6000r/min转速搅拌10-15min，再加入黄原胶混合均匀，升温至80-90℃，保温1-2h，于650-850r/min转速搅拌1-2h，冷却至室温得到基料；
S2、将聚乳酸、壳聚糖和硅烷偶联剂KH-570混合后，升温至50-60℃，保温1-3h，保温的过程中不停搅拌，然后加入抗菌改性助剂和耐热改性助剂混合均匀，继续升温至至70-80℃，在300-350r/min转速搅拌分散5-15min，得到改性填料；
S3、在密闭的搅拌器中，将基料和改性填料混合均匀，升温至80-90℃，保温1-3h，接着于1500-2500r/min转速搅拌1-2h，冷却至室温得到高吸水树脂。
下面通过更具体实施例对本发明进行说明。
实施例1
一种高吸水树脂，以重量份为单位，包括以下原料:甲基丙烯酸酯189份、无机碱溶液305份、丙烯酰胺89份、2-甲基苯磺酸64份、黄原胶5.4份、小苏打1.7份、氨水38.6份、聚乳酸14.6份、壳聚糖8.5份、抗菌改性助剂23.5份、耐热改性助剂14.9份、硅烷偶联剂KH-5702.6份。
抗菌改性助剂按如下工艺进行制备：按重量份将8.4份海藻粉、5.7份天然沸石和4.8份质量分数为13.4％的氯化钠溶液混合均匀，搅拌2.8h，过滤脱水，烘干，然后于496.6℃焙烧0.9h，然后置于6.8份质量分数为28％的氯化镧溶液中，搅拌2.3h，过滤脱水，烘干，然后置于195℃焙烧1.3h，然后置于5.8份质量分数为7.4％的硝酸银溶液中，搅拌3.6h，烘干后得到物料a；将7.4份钛白粉和5.3份N,N-二甲基乙酰胺混合均匀，于842r/min转速搅拌32.6min，接着升温至84.1℃，保温2.2h，接着通入氮气，加入物料a和5.7份氧化锌混合均匀，于 489r/min转速搅拌12h，然后加入5.2份硅烷偶联剂KH-570混合均匀，升温至 102℃，保温13.6min，于2356r/min转速搅拌14min，冷却至室温得到抗菌改性助剂。
耐热改性助剂按如下工艺进行制备：按重量份将5.2份纳米硼酸锌、5.8份氢氧化镁、3.6份三聚磷酸铝、4.6份纳米硫酸钡、5.2份三氧化二锑和4.8份碳纳米管研磨成24.6目粉末状物料，然后于101℃的烘箱中烘干，接着加入2.5份瓷化粉、5.9份硬脂酸铝、4.4份氨基甲酸酯和3.8份聚偏氟乙烯混合均匀，于83℃保温1.6h，接着于546r/min转速搅拌32.6min，然后加入4.7份三氧化锑、6.3份氢氧化铝、5.8份碳化硅粉、4.9份硅烷偶联剂KH-560和6.8份邻苯二甲酸二辛酯混合均匀，升温至154℃，保温16min，接着于1368r/min转速搅拌17min，冷却至室温得到耐热改性助剂。
所述高吸水树脂的制备方法，包括以下步骤:
S1、将甲基丙烯酸酯、无机碱溶液、丙烯酰胺、2-甲基苯磺酸、小苏打和氨水混合均匀，于5489r/min转速搅拌12.6min，再加入黄原胶混合均匀，升温至 84℃，保温1.3h，于748r/min转速搅拌1.2h，冷却至室温得到基料；
S2、将聚乳酸、壳聚糖和硅烷偶联剂KH-570混合后，升温至54℃，保温 2.3h，保温的过程中不停搅拌，然后加入抗菌改性助剂和耐热改性助剂混合均匀，继续升温至至74℃，在349r/min转速搅拌分散12.6min，得到改性填料；
S3、在密闭的搅拌器中，将基料和改性填料混合均匀，升温至85℃，保温 1.3h，接着于2365r/min转速搅拌1.4h，冷却至室温得到高吸水树脂。
实施例2
一种高吸水树脂，以重量份为单位，包括以下原料:甲基丙烯酸酯100份、无机碱溶液320份、丙烯酰胺30份、2-甲基苯磺酸80份、黄原胶2份、小苏打 2份、氨水25份、聚乳酸15份、壳聚糖6份、抗菌改性助剂24份、耐热改性助剂10份、硅烷偶联剂KH-5703份。
抗菌改性助剂按如下工艺进行制备：按重量份将6份海藻粉、8份天然沸石和2份质量分数为15％的氯化钠溶液混合均匀，搅拌1h，过滤脱水，烘干，然后于550℃焙烧0.5h，然后置于7份质量分数为15％的氯化镧溶液中，搅拌3h，过滤脱水，烘干，然后置于180℃焙烧1.5h，然后置于2份质量分数为8％的硝酸银溶液中，搅拌2h，烘干后得到物料a；将8份钛白粉和2份N,N-二甲基乙酰胺混合均匀，于850r/min转速搅拌20min，接着升温至85℃，保温1h，接着通入氮气，加入物料a和8份氧化锌混合均匀，于450r/min转速搅拌14h，然后加入2份硅烷偶联剂KH-570混合均匀，升温至110℃，保温5min，于2500r/min 转速搅拌10min，冷却至室温得到抗菌改性助剂。
耐热改性助剂按如下工艺进行制备：按重量份将4份纳米硼酸锌、6份氢氧化镁、1份三聚磷酸铝、8份纳米硫酸钡、3份三氧化二锑和8份碳纳米管研磨成20目粉末状物料，然后于105℃的烘箱中烘干，接着加入1份瓷化粉、8份硬脂酸铝、2份氨基甲酸酯和5份聚偏氟乙烯混合均匀，于80℃保温3h，接着于650r/min转速搅拌40min，然后加入3份三氧化锑、8份氢氧化铝、3份碳化硅粉、9份硅烷偶联剂KH-560和2份邻苯二甲酸二辛酯混合均匀，升温至160℃，保温10min，接着于1400r/min转速搅拌10min，冷却至室温得到耐热改性助剂。
所述高吸水树脂的制备方法，包括以下步骤:
S1、将甲基丙烯酸酯、无机碱溶液、丙烯酰胺、2-甲基苯磺酸、小苏打和氨水混合均匀，于4000r/min转速搅拌15min，再加入黄原胶混合均匀，升温至80℃，保温2h，于650r/min转速搅拌2h，冷却至室温得到基料；
S2、将聚乳酸、壳聚糖和硅烷偶联剂KH-570混合后，升温至50℃，保温 3h，保温的过程中不停搅拌，然后加入抗菌改性助剂和耐热改性助剂混合均匀，继续升温至至70℃，在350r/min转速搅拌分散5min，得到改性填料；
S3、在密闭的搅拌器中，将基料和改性填料混合均匀，升温至90℃，保温 1h，接着于2500r/min转速搅拌1h，冷却至室温得到高吸水树脂。
实施例3
一种高吸水树脂，以重量份为单位，包括以下原料:甲基丙烯酸酯220份、无机碱溶液200份、丙烯酰胺150份、2-甲基苯磺酸40份、黄原胶6份、小苏打0.2份、氨水60份、聚乳酸5份、壳聚糖9份、抗菌改性助剂12份、耐热改性助剂20份、硅烷偶联剂KH-5702份。
抗菌改性助剂按如下工艺进行制备：按重量份将9份海藻粉、4份天然沸石和6份质量分数为5％的氯化钠溶液混合均匀，搅拌3h，过滤脱水，烘干，然后于450℃焙烧1.5h，然后置于4份质量分数为35％的氯化镧溶液中，搅拌1h，过滤脱水，烘干，然后置于220℃焙烧0.5h，然后置于6份质量分数为4％的硝酸银溶液中，搅拌4h，烘干后得到物料a；将4份钛白粉和6份N,N-二甲基乙酰胺混合均匀，于650r/min转速搅拌40min，接着升温至75℃，保温3h，接着通入氮气，加入物料a和4份氧化锌混合均匀，于550r/min转速搅拌10h，然后加入6份硅烷偶联剂KH-570混合均匀，升温至90℃，保温15min，于1500r/min 转速搅拌20min，冷却至室温得到抗菌改性助剂。
耐热改性助剂按如下工艺进行制备：按重量份将8份纳米硼酸锌、2份氢氧化镁、5份三聚磷酸铝、4份纳米硫酸钡、6份三氧化二锑和2份碳纳米管研磨成30目粉末状物料，然后于95℃的烘箱中烘干，接着加入5份瓷化粉、4份硬脂酸铝、6份氨基甲酸酯和1份聚偏氟乙烯混合均匀，于90℃保温1h，接着于 850r/min转速搅拌20min，然后加入6份三氧化锑、4份氢氧化铝、6份碳化硅粉、3份硅烷偶联剂KH-560和8份邻苯二甲酸二辛酯混合均匀，升温至140℃，保温20min，接着于1200r/min转速搅拌20min，冷却至室温得到耐热改性助剂。
所述高吸水树脂的制备方法，包括以下步骤:
S1、将甲基丙烯酸酯、无机碱溶液、丙烯酰胺、2-甲基苯磺酸、小苏打和氨水混合均匀，于6000r/min转速搅拌10min，再加入黄原胶混合均匀，升温至90℃，保温1h，于850r/min转速搅拌1h，冷却至室温得到基料；
S2、将聚乳酸、壳聚糖和硅烷偶联剂KH-570混合后，升温至60℃，保温 1h，保温的过程中不停搅拌，然后加入抗菌改性助剂和耐热改性助剂混合均匀，继续升温至至80℃，在300r/min转速搅拌分散15min，得到改性填料；
S3、在密闭的搅拌器中，将基料和改性填料混合均匀，升温至80℃，保温 3h，接着于1500r/min转速搅拌2h，冷却至室温得到高吸水树脂。
对比例1
与实施例1的制备工艺基本相同，唯有不同的是制备高吸水树脂的原料中缺少聚乳酸、壳聚糖、抗菌改性助剂、耐热改性助剂、硅烷偶联剂KH-570。
对比例2
与实施例1的制备工艺基本相同，唯有不同的是制备高吸水树脂的原料中缺少聚乳酸。
对比例3
与实施例1的制备工艺基本相同，唯有不同的是制备高吸水树脂的原料中缺少壳聚糖。
对比例4
与实施例1的制备工艺基本相同，唯有不同的是制备高吸水树脂的原料中缺少抗菌改性助剂。
对比例5
与实施例1的制备工艺基本相同，唯有不同的是制备高吸水树脂的原料中缺少耐热改性助剂。
对比例6
与实施例1的制备工艺基本相同，唯有不同的是制备高吸水树脂的原料中缺少硅烷偶联剂KH-570。
对比例7
采用中国专利申请文献“一种高吸水树脂(申请公布号:CN103130960A)”实施例1的工艺制备高吸水树脂。
对比例8
与实施例1的制备工艺基本相同，唯有不同的是制备高吸水树脂的原料中聚乳酸为4份、壳聚糖为10份、抗菌改性助剂为11份、耐热改性助剂为21份、硅烷偶联剂KH-570为3.5份。
对比例9
与实施例1的制备工艺基本相同，唯有不同的是制备高吸水树脂的原料中聚乳酸为16份、壳聚糖为5份、抗菌改性助剂为26份、耐热改性助剂为8份、硅烷偶联剂KH-570为5份。
对比例10
与实施例1的制备工艺基本相同，唯有不同的是制备高吸水树脂的原料中聚乳酸为18份、壳聚糖为4份、抗菌改性助剂为10份、耐热改性助剂为23份、硅烷偶联剂KH-570为1.5份。
对实施例1-3和对比例1-10的高吸水树脂进行各项指标检测，得到的检测结果如下表:
由上表可知:(1)由实施例1-3和对比例7的数据可见，施用实施例1-3高吸水树脂的抗菌和耐热性能显著提高；同时由实施例1-3的数据可见，实施例1 为最优实施例。
(2)由实施例1和对比例1-6的数据可见，聚乳酸、壳聚糖、抗菌改性助剂、耐热改性助剂、硅烷偶联剂KH-570在制备高吸水树脂中起到了协同作用，协同提高了高吸水树脂的抗菌和耐热性能，这可能是:
1)聚乳酸表面含有丰富的羟基，且生物相容性好，可降解，且具有多孔性。壳聚糖在弱酸溶剂中易于溶解，溶解后的溶液中含有氨基(NH2+)，这些氨基通过结合负电子，氨基结合负离子后与细菌结合，使细菌产生结构的改变或能量的转移，导致细菌死亡,从而实现抑制细菌的作用，且壳聚糖具有吸附性能，能够与抗菌改性助剂和耐热改性助剂配合，实现抗菌改性助剂和耐热改性助剂与聚乳酸的结合更加牢固，使得补强体系对吸水树脂抗菌和耐热性能的提高更加高效。
2)抗菌改性助剂通过将海藻粉、天然沸石和氯化钠溶液混合均匀，搅拌，过滤脱水，烘干，焙烧，然后置于氯化镧溶液中搅拌，过滤脱水，烘干，焙烧后置于硝酸银溶液中，搅拌，烘干后得到物料a；将钛白粉和N,N-二甲基乙酰胺混合均匀，接着升温，保温，接着通入氮气，加入物料a和氧化锌混合均匀，搅拌，然后加入硅烷偶联剂KH-570混合均匀，升温，保温，冷却至室温得到，利用海藻粉和天然沸石的多孔结构，通过揉入氟元素、银元素、镧元素以及锌元素的抗菌性能，使得氟元素、银元素、镧元素以及锌元素附着在海藻粉和天然沸石的孔洞中，与细菌接触后，使得细菌上其呼吸作用的酶失效，细菌无法呼吸后从而死亡通。并在在硅烷偶联剂KH-570的接枝改性作用下，在N,N-二甲基乙酰胺的溶剂作用下，得到的抗菌改性助剂其表面的不饱和键与本发明高吸水树脂的主料结合，利用了抗菌改性助剂的杀菌性能使制备得到的高吸水树脂具有优异的抗菌性能。
3)耐热改性助剂通过将纳米硼酸锌、氢氧化镁、三聚磷酸铝、纳米硫酸钡、三氧化二锑和碳纳米管研磨成粉末状物料，然后于烘箱中烘干，接着加入瓷化粉、硬脂酸铝、氨基甲酸酯和聚偏氟乙烯混合均匀，保温，接着搅拌，然后加入三氧化锑、氢氧化铝、碳化硅粉、硅烷偶联剂KH-560和邻苯二甲酸二辛酯混合均匀，升温，保温，搅拌，冷却至室温得到，利用了纳米硼酸锌、氢氧化镁、三聚磷酸铝、纳米硫酸钡、三氧化二锑、碳纳米管、瓷化粉、硬脂酸铝、三氧化锑、氢氧化铝和碳化硅粉表面的羟基，其中纳米硼酸锌、氢氧化镁、三聚磷酸铝、纳米硫酸钡、三氧化二锑、碳纳米管、瓷化粉、硬脂酸铝、三氧化锑、氢氧化铝和碳化硅粉中的锌、镁、铝、钡、碳、锑和硅等元素补充到本发明的高吸水树脂中，利用了这些金属元素结合的氧化物来提高本发明高吸水树脂的耐热性能，在硅烷偶联剂KH-560的接枝改性作用下，实现了将这些氧化物与氨基甲酸酯和聚偏氟乙烯的接枝结合，并运用到本发明的吸水树脂的制备中，并与硅烷偶联剂KH-570 配合，实现该耐热改性助剂的耐热性运用到本发明的高吸水树脂中，赋予了吸水树脂优异的耐热性能。
4)硅烷偶联剂KH-570作为改性助剂，实现对聚乳酸表面改性，利用壳聚糖、抗菌改性助剂和耐热改性助剂表面的羟基，实现聚乳酸与壳聚糖、抗菌改性助剂和耐热改性助剂的接枝改性，利用壳聚糖的抗菌性能，抗菌改性助剂的抗菌补强作用，以及耐热改性助剂的耐热补强作用，实现聚乳酸、壳聚糖、抗菌改性助剂、耐热改性助剂和硅烷偶联剂KH-570作为补强体系运用到本发明吸水树脂的制备中，有效提高了吸水树脂的抗菌耐热性能。
通过控制聚乳酸、壳聚糖、抗菌改性助剂、耐热改性助剂、硅烷偶联剂KH-570 的重量比为(5-15):(6-9):(12-24):(10-20):(2-3)，其利用聚乳酸、壳聚糖、抗菌改性助剂、耐热改性助剂、硅烷偶联剂KH-570作为补强体系，以抗菌改性助剂和耐热改性助剂作为补强体系的主要原料，利用了抗菌改性助剂的抗菌补强作用，以及耐热改性助剂的耐热补强作用，在硅烷偶联剂KH-570的接枝改性作用下，实现对聚乳酸表面的改性，利用聚乳酸的优异吸附性和表面的不饱和键，壳聚糖、抗菌改性助剂和耐热改性助剂为表面含有大量羟基的改性料，在硅烷偶联剂KH-570的接枝作用下，实现聚乳酸与壳聚糖、抗菌改性助剂以及耐热改性助剂的有效接枝结合，保证聚乳酸的用量能够为壳聚糖、抗菌改性助剂、耐热改性助剂的附着提供充足的附着位点，合理控制了聚乳酸在补强体系中与壳聚糖、抗菌改性助剂、耐热改性助剂的合理配比，实现补强体系能够高效促进吸水树脂抗菌和耐热性能的提高。
(3)由对比例8-10的数据可见，聚乳酸、壳聚糖、抗菌改性助剂、耐热改性助剂、硅烷偶联剂KH-570的重量比不在(5-15):(6-9):(12-24):(10-20): (2-3)范围内时，制得的吸水树脂的抗菌和耐热性数值与实施例1-3的数值相差甚大，远小于实施例1-3的数值，与现有技术(对比例7)的数值相当。本发明聚乳酸、壳聚糖、抗菌改性助剂、耐热改性助剂、硅烷偶联剂KH-570作为补强体系，实施例1-3控制制备吸水树脂时通过添加聚乳酸、壳聚糖、抗菌改性助剂、耐热改性助剂、硅烷偶联剂KH-570的重量比为(5-15):(6-9):(12-24):(10-20):(2-3)，实现在补强体系中利用硅烷偶联剂KH-570的接枝作用，以及聚乳酸、壳聚糖、抗菌改性助剂和耐热改性助剂表面的羟基，实现硅烷偶联剂 KH-570对聚乳酸表面接枝改性，实现壳聚糖、抗菌改性助剂和耐热改性助剂附着在聚乳酸的表面，利用聚乳酸的可降解性以及吸附性，并在硅烷偶联剂KH-570 的接枝作用下，实现聚乳酸对壳聚糖、抗菌改性助剂、耐热改性助剂的吸附作用前提下，并在羟基键的作用下，实现结合，将壳聚糖的抗菌性能，以及抗菌改性助剂的抗菌补强作用，以及耐热改性助剂的耐热性揉入到聚乳酸上，实现聚乳酸、壳聚糖、抗菌改性助剂、耐热改性助剂、硅烷偶联剂KH-570作为补强体系能够实现对本发明吸水树脂抗菌和耐热性能的补强作用。
以上内容不能认定本发明具体实施只局限于这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (6)

1.一种高吸水树脂，其特征在于，包括以下原料:甲基丙烯酸酯、无机碱溶液、丙烯酰胺、2-甲基苯磺酸、黄原胶、小苏打、氨水、聚乳酸、壳聚糖、抗菌改性助剂、耐热改性助剂、硅烷偶联剂KH-570；
所述抗菌改性助剂，以重量份为单位，包括以下原料:海藻粉6-9份、天然沸石4-8份、质量分数为5-15％的氯化钠溶液2-6份、质量分数为15-35％的氯化镧溶液4-7份、质量分数为4-8％的硝酸银溶液2-6份、钛白粉4-8份、N,N-二甲基乙酰胺2-6份、氧化锌4-8份、硅烷偶联剂KH-5702-6份；
所述耐热改性助剂，以重量份为单位，包括以下原料:纳米硼酸锌4-8份、氢氧化镁2-6份、三聚磷酸铝1-5份、纳米硫酸钡4-8份、三氧化二锑3-6份、碳纳米管2-8份、瓷化粉1-5份、硬脂酸铝4-8份、氨基甲酸酯2-6份、聚偏氟乙烯1-5份、三氧化锑3-6份、氢氧化铝4-8份、碳化硅粉3-6份、硅烷偶联剂KH-5603-9份、邻苯二甲酸二辛酯2-8份；
所述聚乳酸、壳聚糖、抗菌改性助剂、耐热改性助剂、硅烷偶联剂KH-570的重量比为(5-15):(6-9):(12-24):(10-20):(2-3)。
2.根据权利要求1所述的高吸水树脂，其特征在于，聚乳酸、壳聚糖、抗菌改性助剂、耐热改性助剂、硅烷偶联剂KH-570的重量比为14.6:8.5:23.5:14.9:2.6。
3.根据权利要求1所述的高吸水树脂，其特征在于，以重量份为单位，包括以下原料:甲基丙烯酸酯100-220份、无机碱溶液200-320份、丙烯酰胺30-150份、2-甲基苯磺酸40-80份、黄原胶2-6份、小苏打0.2-2份、氨水25-60份、聚乳酸5-15份、壳聚糖6-9份、抗菌改性助剂12-24份、耐热改性助剂10-20份、硅烷偶联剂KH-5702-3份。
4.根据权利要求1所述的高吸水树脂，其特征在于，抗菌改性助剂按如下工艺进行制备：将海藻粉、天然沸石和质量分数为5-15％的氯化钠溶液混合均匀，搅拌1-3h，过滤脱水，烘干，然后于450-550℃焙烧0.5-1.5h，然后置于质量分数为15-35％的氯化镧溶液中，搅拌1-3h，过滤脱水，烘干，然后置于180-220℃焙烧0.5-1.5h，然后置于质量分数为4-8％的硝酸银溶液中，搅拌2-4h，烘干后得到物料a；将钛白粉和N,N-二甲基乙酰胺混合均匀，于650-850r/min转速搅拌20-40min，接着升温至75-85℃，保温1-3h，接着通入氮气，加入物料a和氧化锌混合均匀，于450-550r/min转速搅拌10-14h，然后加入硅烷偶联剂KH-570混合均匀，升温至90-110℃，保温5-15min，于1500-2500r/min转速搅拌10-20min，冷却至室温得到抗菌改性助剂。
5.根据权利要求1所述的高吸水树脂，其特征在于，耐热改性助剂按如下工艺进行制备：将纳米硼酸锌、氢氧化镁、三聚磷酸铝、纳米硫酸钡、三氧化二锑和碳纳米管研磨成20-30目粉末状物料，然后于95-105℃的烘箱中烘干，接着加入瓷化粉、硬脂酸铝、氨基甲酸酯和聚偏氟乙烯混合均匀，于80-90℃保温1-3h，接着于650-850r/min转速搅拌20-40min，然后加入三氧化锑、氢氧化铝、碳化硅粉、硅烷偶联剂KH-560和邻苯二甲酸二辛酯混合均匀，升温至140-160℃，保温10-20min，接着于1200-1400r/min转速搅拌10-20min，冷却至室温得到耐热改性助剂。
6.一种根据权利要求1-5任一项所述的高吸水树脂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤:
S1、将甲基丙烯酸酯、无机碱溶液、丙烯酰胺、2-甲基苯磺酸、小苏打和氨水混合均匀，于4000-6000r/min转速搅拌10-15min，再加入黄原胶混合均匀，升温至80-90℃，保温1-2h，于650-850r/min转速搅拌1-2h，冷却至室温得到基料；
S2、将聚乳酸、壳聚糖和硅烷偶联剂KH-570混合后，升温至50-60℃，保温1-3h，保温的过程中不停搅拌，然后加入抗菌改性助剂和耐热改性助剂混合均匀，继续升温至至70-80℃，在300-350r/min转速搅拌分散5-15min，得到改性填料；
S3、在密闭的搅拌器中，将基料和改性填料混合均匀，升温至80-90℃，保温1-3h，接着于1500-2500r/min转速搅拌1-2h，冷却至室温得到高吸水树脂。
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