CN110128595A

CN110128595A - 一种防渗高强型可降解吸水树脂干燥剂的制备方法

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Publication number: CN110128595A
Application number: CN201910361125.XA
Authority: CN
Inventors: 宁夏
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-04-30
Filing date: 2019-04-30
Publication date: 2019-08-16

Abstract

本发明涉及一种防渗高强型可降解吸水树脂干燥剂的制备方法，属于干燥剂技术领域。本发明采用桦木浆与醋酸复合改性，通过预水解的方式进行改性一方面能够通过改变原料中的半纤维素结构，使之在进行碱法蒸煮时更易于溶出，破坏纤维的初生壁，使得富含纤维素的次生壁完全暴露出来，而提高浆粕在化学反应过程中与化学药剂的接触面积，提高其反应性能，通过浆粕之间纤维复合缠结的效应，有效填充至材料包膜表面，在使用过程中，有效形成缠结并交织，有效卸力并提高材料的力学性能，同时吸湿完成后，材料内部中结合的黄芪多糖与树脂结合，将其树脂与外界水气键合的位点减少，复合物整体吸湿性下降，提高材料的稳定性能，有效防止材料的渗漏。

Description

一种防渗高强型可降解吸水树脂干燥剂的制备方法

技术领域

本发明涉及一种防渗高强型可降解吸水树脂干燥剂的制备方法，属于干燥剂技术领域。

背景技术

食品干燥剂主要是为了降低食品的含水量，防止食品发霉变质。食品干燥剂常见的是生石灰干燥剂，另外还有硅胶干燥剂和蒙脱石干燥剂。经常用到的食品干燥剂有氧化钙（俗称生石灰）和硅胶。

生石灰干燥剂的吸水机理是通过化学反应实现的，具有大于自重35%的吸湿能力，与外界环境无关。生石灰干燥剂适合低温保存，其具有吸湿能力强、价格低廉等特点，目前应用在餐饮、服装、电器、食品等诸多行业领域。硅胶干燥剂是一种高微孔结构的硅胶，具有无毒无味、吸湿性强、化学性质稳定等特点，可以防止产品受潮发霉变质。目前主要应用在食品、医疗、运输及生活用品中。蒙脱石干燥剂主要原料是膨润土，具有良好的吸附性、无毒无味、无腐蚀性、无污染，对人体无损害等特点。目前主要应用在医疗、食品、军用、光学仪器等领域。

高吸水性树脂是一种具有特殊吸水性能的新型高分子材料，而且其保水能力同样很强。高吸水性树脂结构中含有羧基、羟基、酰胺基等一系列强亲水基团，通过低交联反应形成三维网络结构，有较强的吸水能力，即使受到外界加压加热的干扰，也不会脱水或者只有较少的水分流失。高吸水树脂与普通的吸水材料不同，其吸水后具有一定的强度，会形成一种凝胶体，受到同等外力的作用下，高吸水树脂的稳定性能更好，具有更大的优势。因此，高吸水树脂凭借其较强的吸水和保水能力被广泛地应用于医疗、卫生用品、建筑材料、农林绿化、园艺等诸多领域。

由于近几年高吸水树脂发展迅速，品种广泛，按照其种类及用途可以进行多方面的分类。按产物的形态划分又可分为粉末状，膜状和纤维状。现在普遍是按原料来源对高吸水树脂的分类方法进行划分，分为淀粉类，纤维素类和合成树脂类。高吸水树脂的高吸水性和高保水性决定了它在生活、生产和工作中的广泛用途，如医疗用品、医药用品、农业抗旱保水，园林土壤改良、卫生用品、生理用品、建筑材料、环保绿化、国防技术等。

目前，市场上许多食品包装袋内都会有一小袋包装的干燥剂，这种干燥剂主要用来除去食品中的水分，防止食品受潮変腐变坏。食品中硅胶和生石灰作为主要原料的干燥剂比较常见。它们虽然吸湿性较好，但是并非十分的安全，尤其对于儿童来说，我们经常可以在新闻报道中看到干燥剂对儿童造成的以外伤害。这些伤害主要来源于生石灰的遇水放热现象，虽然近些年也有不少硅胶干燥剂慢慢替代了生石灰干燥剂，但是价格相对昂贵很多。所以通过研究找出健康环保且价格低廉的新型干燥剂。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：针对现有干燥剂材料吸水后容易渗漏的问题，提供了一种防渗高强型可降解吸水树脂干燥剂的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

（1）取竹片并将其粉碎，收集粉碎竹片并置于炭化炉中，升温加热，保温炭化处理，静置冷却至室温，得炭化颗粒并将质量分数75％氯化钙溶液与炭化颗粒搅拌混合并置于研钵中，研磨过筛，干燥得改性颗粒；

（2）取桦木浆液并研磨分散，收集分散浆液并按质量比1∶3，将醋酸添加至桦木浆中，搅拌混合并收集混合浆液，再分别称量混合浆液，冰醋酸、醋酸酐和质量分数98％硫酸置于烧杯中，搅拌混合并冷藏处理，搅拌混合并保温反应，收集反应液，按质量比1∶5，将醋酸镁添加至反应液中，搅拌混合并收集混合液，保温反应，得改性浆粕混合液；

（3）分别称量去离子水、改性浆粕混合液、黄芪多糖、改性颗粒、丙烯酸、N，N’-亚甲基双丙烯酰胺和过硫酸铵置于三口烧瓶中，通氮气排除空气，再在氮气气氛下保温反应，静置冷却至室温，过滤并收集滤饼，干燥后研磨分散并收集分散颗粒，即可制备得所述的防渗高强型可降解吸水树脂干燥剂材料。

步骤（1）所述的升温加热，保温炭化处理为按5℃/min升温至850～900℃，保温炭化1～2h。

步骤（1）所述的质量分数75％氯化钙溶液与炭化颗粒之间质量比为1∶1。

步骤（1）所述的改性颗粒粒径为500目。

步骤（2）所述的醋酸溶液浓度为质量分数15％。

步骤（2）所述的混合浆液，冰醋酸、醋酸酐和质量分数98％硫酸之间的混合比例为按重量份数计，分别称量45～50份混合浆液，25～30份冰醋酸、10～15份醋酸酐和1～2份质量分数98％硫酸。

步骤（2）所述的冷藏处理温度为-5～0℃。

步骤（2）所述的保温反应温度为90～95℃。

步骤（3）所述的氮气通入速率为25～30mL/min。

步骤（3）所述的去离子水、改性浆粕混合液、黄芪多糖、丙烯酸、N，N’-亚甲基双丙烯酰胺和过硫酸铵之间的混合比例为按重量份数计，分别称量45～50份去离子水、25～30份改性浆粕混合液、10～15份黄芪多糖、3～5份改性颗粒、10～15份丙烯酸、6～8份N，N’-亚甲基双丙烯酰胺和1～2份过硫酸铵。

本发明与其他方法相比，有益技术效果是：

（1）本发明技术方案采用桦木浆与醋酸复合改性，通过预水解的方式进行改性一方面能够通过改变原料中的半纤维素结构，使之在进行碱法蒸煮时更易于溶出，破坏纤维的初生壁，使得富含纤维素的次生壁完全暴露出来，而提高浆粕在化学反应过程中与化学药剂的接触面积，提高其反应性能，通过浆粕之间纤维复合缠结的效应，有效填充至材料包膜表面，在使用过程中，有效形成缠结并交织，有效卸力并提高材料的力学性能，同时吸湿完成后，材料内部中结合的黄芪多糖与树脂结合，将其树脂与外界水气键合的位点减少，复合物整体吸湿性下降，提高材料的稳定性能，有效防止材料的渗漏；

（2）本发明技术方案采用竹炭负载氯化钙材料为改性材料，由于炭内部的各类孔隙，分为微孔、中孔和大孔，所以竹炭本身具有较大的比表面积，使它拥有很好的吸附能力，竹炭比表面积是影响竹炭自身吸湿性能的主要因素，本发明技术方案通过制备竹炭，由于其表面具有比较发达的纵横交错的孔隙结构，使氯化钙吸着在竹炭的表面与微孔、中孔和大孔的内表面，并且氯化钙与竹炭的相容性较好，在吸附过程中，一部分水蒸气和氯化钙之间发生可逆的化学反应生成含l、2、4、6个结晶水的水合物-络合物，一部分水蒸气通过布朗运动进入竹炭孔隙，受到毛细管张力和分子间作用力吸着在竹炭孔壁上，同时氯化钙溶液也吸收一定水分，正是因为竹炭拥有复杂的孔隙结构，一方面增加氯化钙与水蒸气的接触面积，增加氯化钙和水蒸汽的反应点，另一方面提供氯化钙络合物和溶液的储存场所，从而消除了氯化钙由于吸湿液解吸现象使实际应用受到限制的缺点，同时，与多糖类物质复合，在吸水液解后，与多糖类物质形成凝胶，有效地解决了干燥后液解渗漏的问题。

具体实施方式

取竹片并将其粉碎，收集粉碎竹片并置于炭化炉中，按5℃/min升温至850～900℃，保温炭化1～2h后，静置冷却至室温，得炭化颗粒并按质量比1∶1，将质量分数75％氯化钙溶液与炭化颗粒搅拌混合并置于研钵中，研磨过500目筛，再在55～60℃下干燥6～8h，制备得改性颗粒；取桦木浆液并研磨分散，收集分散浆液并按质量比1∶3，将质量分数15％醋酸添加至桦木浆中，搅拌混合并收集混合浆液，再按重量份数计，分别称量45～50份混合浆液，25～30份冰醋酸、10～15份醋酸酐和1～2份质量分数98％硫酸置于烧杯中，搅拌混合并置于-5～0℃下三口烧瓶中，搅拌混合并保温反应25～30min，收集反应液并按质量比1∶5，将醋酸镁添加至反应液中，搅拌混合并收集混合液，在90～95℃下保温反应3～5h，得改性浆粕混合液；按重量份数计，分别称量45～50份去离子水、25～30份改性浆粕混合液、10～15份黄芪多糖、3～5份改性颗粒、10～15份丙烯酸、6～8份N，N’-亚甲基双丙烯酰胺和1～2份过硫酸铵置于三口烧瓶中，通氮气排除空气，控制氮气通入速率为25～30mL/min，再在氮气气氛下、75～80℃保温反应3～5h，静置冷却至室温，过滤并收集滤饼，在45～50℃下干燥6～8h，研磨分散并收集分散颗粒，即可制备得所述的防渗高强型可降解吸水树脂干燥剂材料。

取竹片并将其粉碎，收集粉碎竹片并置于炭化炉中，升温加热，保温炭化处理，静置冷却至室温，得炭化颗粒并将质量分数75％氯化钙溶液与炭化颗粒搅拌混合并置于研钵中，研磨过筛，干燥得改性颗粒；取桦木浆液并研磨分散，收集分散浆液并按质量比1∶3，将醋酸添加至桦木浆中，搅拌混合并收集混合浆液，再分别称量混合浆液，冰醋酸、醋酸酐和质量分数98％硫酸置于烧杯中，搅拌混合并冷藏处理，搅拌混合并保温反应，收集反应液，按质量比1∶5，将醋酸镁添加至反应液中，搅拌混合并收集混合液，保温反应，得改性浆粕混合液；分别称量去离子水、改性浆粕混合液、黄芪多糖、改性颗粒、丙烯酸、N，N’-亚甲基双丙烯酰胺和过硫酸铵置于三口烧瓶中，通氮气排除空气，再在氮气气氛下保温反应，静置冷却至室温，过滤并收集滤饼，干燥后研磨分散并收集分散颗粒，即可制备得所述的防渗高强型可降解吸水树脂干燥剂材料。升温加热，保温炭化处理为按5℃/min升温至850℃，保温炭化1h。质量分数75％氯化钙溶液与炭化颗粒之间质量比为1∶1。改性颗粒粒径为500目。醋酸溶液浓度为质量分数15％。混合浆液，冰醋酸、醋酸酐和质量分数98％硫酸之间的混合比例为按重量份数计，分别称量45份混合浆液，25份冰醋酸、10份醋酸酐和1份质量分数98％硫酸。冷藏处理温度为-5℃。保温反应温度为90℃。氮气通入速率为25mL/min。去离子水、改性浆粕混合液、黄芪多糖、丙烯酸、N，N’-亚甲基双丙烯酰胺和过硫酸铵之间的混合比例为按重量份数计，分别称量45份去离子水、25份改性浆粕混合液、10份黄芪多糖、3份改性颗粒、10份丙烯酸、6份N，N’-亚甲基双丙烯酰胺和1份过硫酸铵。

取竹片并将其粉碎，收集粉碎竹片并置于炭化炉中，升温加热，保温炭化处理，静置冷却至室温，得炭化颗粒并将质量分数75％氯化钙溶液与炭化颗粒搅拌混合并置于研钵中，研磨过筛，干燥得改性颗粒；取桦木浆液并研磨分散，收集分散浆液并按质量比1∶3，将醋酸添加至桦木浆中，搅拌混合并收集混合浆液，再分别称量混合浆液，冰醋酸、醋酸酐和质量分数98％硫酸置于烧杯中，搅拌混合并冷藏处理，搅拌混合并保温反应，收集反应液，按质量比1∶5，将醋酸镁添加至反应液中，搅拌混合并收集混合液，保温反应，得改性浆粕混合液；分别称量去离子水、改性浆粕混合液、黄芪多糖、改性颗粒、丙烯酸、N，N’-亚甲基双丙烯酰胺和过硫酸铵置于三口烧瓶中，通氮气排除空气，再在氮气气氛下保温反应，静置冷却至室温，过滤并收集滤饼，干燥后研磨分散并收集分散颗粒，即可制备得所述的防渗高强型可降解吸水树脂干燥剂材料。升温加热，保温炭化处理为按5℃/min升温至860℃，保温炭化1h。质量分数75％氯化钙溶液与炭化颗粒之间质量比为1∶1。改性颗粒粒径为500目。醋酸溶液浓度为质量分数15％。混合浆液，冰醋酸、醋酸酐和质量分数98％硫酸之间的混合比例为按重量份数计，分别称量46份混合浆液，26份冰醋酸、11份醋酸酐和1份质量分数98％硫酸。冷藏处理温度为-4℃。保温反应温度为91℃。氮气通入速率为26mL/min。去离子水、改性浆粕混合液、黄芪多糖、丙烯酸、N，N’-亚甲基双丙烯酰胺和过硫酸铵之间的混合比例为按重量份数计，分别称量46份去离子水、26份改性浆粕混合液、11份黄芪多糖、4份改性颗粒、11份丙烯酸、7份N，N’-亚甲基双丙烯酰胺和1份过硫酸铵。

取竹片并将其粉碎，收集粉碎竹片并置于炭化炉中，升温加热，保温炭化处理，静置冷却至室温，得炭化颗粒并将质量分数75％氯化钙溶液与炭化颗粒搅拌混合并置于研钵中，研磨过筛，干燥得改性颗粒；取桦木浆液并研磨分散，收集分散浆液并按质量比1∶3，将醋酸添加至桦木浆中，搅拌混合并收集混合浆液，再分别称量混合浆液，冰醋酸、醋酸酐和质量分数98％硫酸置于烧杯中，搅拌混合并冷藏处理，搅拌混合并保温反应，收集反应液，按质量比1∶5，将醋酸镁添加至反应液中，搅拌混合并收集混合液，保温反应，得改性浆粕混合液；分别称量去离子水、改性浆粕混合液、黄芪多糖、改性颗粒、丙烯酸、N，N’-亚甲基双丙烯酰胺和过硫酸铵置于三口烧瓶中，通氮气排除空气，再在氮气气氛下保温反应，静置冷却至室温，过滤并收集滤饼，干燥后研磨分散并收集分散颗粒，即可制备得所述的防渗高强型可降解吸水树脂干燥剂材料。升温加热，保温炭化处理为按5℃/min升温至870℃，保温炭化1h。质量分数75％氯化钙溶液与炭化颗粒之间质量比为1∶1。改性颗粒粒径为500目。醋酸溶液浓度为质量分数15％。混合浆液，冰醋酸、醋酸酐和质量分数98％硫酸之间的混合比例为按重量份数计，分别称量47份混合浆液，27份冰醋酸、12份醋酸酐和2份质量分数98％硫酸。冷藏处理温度为-3℃。保温反应温度为92℃。氮气通入速率为27mL/min。去离子水、改性浆粕混合液、黄芪多糖、丙烯酸、N，N’-亚甲基双丙烯酰胺和过硫酸铵之间的混合比例为按重量份数计，分别称量47份去离子水、27份改性浆粕混合液、12份黄芪多糖、4份改性颗粒、12份丙烯酸、7份N，N’-亚甲基双丙烯酰胺和2份过硫酸铵。

取竹片并将其粉碎，收集粉碎竹片并置于炭化炉中，升温加热，保温炭化处理，静置冷却至室温，得炭化颗粒并将质量分数75％氯化钙溶液与炭化颗粒搅拌混合并置于研钵中，研磨过筛，干燥得改性颗粒；取桦木浆液并研磨分散，收集分散浆液并按质量比1∶3，将醋酸添加至桦木浆中，搅拌混合并收集混合浆液，再分别称量混合浆液，冰醋酸、醋酸酐和质量分数98％硫酸置于烧杯中，搅拌混合并冷藏处理，搅拌混合并保温反应，收集反应液，按质量比1∶5，将醋酸镁添加至反应液中，搅拌混合并收集混合液，保温反应，得改性浆粕混合液；分别称量去离子水、改性浆粕混合液、黄芪多糖、改性颗粒、丙烯酸、N，N’-亚甲基双丙烯酰胺和过硫酸铵置于三口烧瓶中，通氮气排除空气，再在氮气气氛下保温反应，静置冷却至室温，过滤并收集滤饼，干燥后研磨分散并收集分散颗粒，即可制备得所述的防渗高强型可降解吸水树脂干燥剂材料。升温加热，保温炭化处理为按5℃/min升温至900℃，保温炭化2h。质量分数75％氯化钙溶液与炭化颗粒之间质量比为1∶1。改性颗粒粒径为500目。醋酸溶液浓度为质量分数15％。混合浆液，冰醋酸、醋酸酐和质量分数98％硫酸之间的混合比例为按重量份数计，分别称量50份混合浆液，30份冰醋酸、15份醋酸酐和2份质量分数98％硫酸。冷藏处理温度为0℃。保温反应温度为95℃。氮气通入速率为30mL/min。去离子水、改性浆粕混合液、黄芪多糖、丙烯酸、N，N’-亚甲基双丙烯酰胺和过硫酸铵之间的混合比例为按重量份数计，分别称量50份去离子水、30份改性浆粕混合液、15份黄芪多糖、5份改性颗粒、15份丙烯酸、8份N，N’-亚甲基双丙烯酰胺和2份过硫酸铵。

对照例：东莞某生产的吸水树脂干燥剂材料。

将实例及对照例制备得到的吸水树脂干燥剂材料进行检测，具体检测如下：

吸水率：在室温（25℃）条件下，称取样品浸没在2000mL蒸馏水中，直至达到水凝胶溶胀平衡。溶胀后的水凝胶通过滤布（500目）进行过滤分离。通过公式计算吸水率。

吸湿性：称取样品放入无盖培养皿中，在室温25℃、湿度99%的环境下，每隔相同时间测量一次样品的质量，直至达到溶胀平衡。通过公式计算吸湿率。

凝胶强度：取定量样品，使其完全溶胀，得饱和凝胶；取凝胶平铺于玻璃皿中，将载玻片置于凝胶之上，用测高仪测得载玻片上缘高度，记下读数；再将50g砝码置于载玻片之上，同时计时，每隔30s记载载玻片上缘的高度，重复三次取平均值。得到树脂水凝胶的抗压形变量。

具体测试结果如表1。

表1性能表征对比表

检测项目	实例1	实例2	实例3	实例4	对照例
						吸水率/g/g	1895.43	1894.23	1895.33	1895.63	75.33
吸湿率/g/g	10.69	10.71	10.75	10.77	3.23
						抗压形变量/cm	0.1	0.15	0.13	0.16	0.6

由表1可知，本发明制备的吸水树脂干燥剂材料具有良好的吸水性、吸湿性和抗压强度，能够有效防止材料的渗漏。

Claims

1.一种防渗高强型可降解吸水树脂干燥剂的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：

2.根据权利要1所述的一种防渗高强型可降解吸水树脂干燥剂的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的升温加热，保温炭化处理为按5℃/min升温至850～900℃，保温炭化1～2h。

3.根据权利要1所述的一种防渗高强型可降解吸水树脂干燥剂的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的质量分数75％氯化钙溶液与炭化颗粒之间质量比为1∶1。

4.根据权利要1所述的一种防渗高强型可降解吸水树脂干燥剂的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的改性颗粒粒径为500目。

5.根据权利要1所述的一种防渗高强型可降解吸水树脂干燥剂的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述的醋酸溶液浓度为质量分数15％。

6.根据权利要1所述的一种防渗高强型可降解吸水树脂干燥剂的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述的混合浆液，冰醋酸、醋酸酐和质量分数98％硫酸之间的混合比例为按重量份数计，分别称量45～50份混合浆液，25～30份冰醋酸、10～15份醋酸酐和1～2份质量分数98％硫酸。

7.根据权利要1所述的一种防渗高强型可降解吸水树脂干燥剂的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述的冷藏处理温度为-5～0℃。

8.根据权利要1所述的一种防渗高强型可降解吸水树脂干燥剂的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述的保温反应温度为90～95℃。

9.根据权利要1所述的一种防渗高强型可降解吸水树脂干燥剂的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述的氮气通入速率为25～30mL/min。

10.根据权利要1所述的一种防渗高强型可降解吸水树脂干燥剂的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述的去离子水、改性浆粕混合液、黄芪多糖、丙烯酸、N，N’-亚甲基双丙烯酰胺和过硫酸铵之间的混合比例为按重量份数计，分别称量45～50份去离子水、25～30份改性浆粕混合液、10～15份黄芪多糖、3～5份改性颗粒、10～15份丙烯酸、6～8份N，N’-亚甲基双丙烯酰胺和1～2份过硫酸铵。