CN111548463B - 一种利用柚子白囊的吸湿树脂材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于树脂材料的技术领域，具体涉及一种利用柚子白囊的吸湿树脂材料及其制备方法。所述吸湿树脂材料的制备原料包括：柚子白囊部分、司班溶液、接枝溶液、分散剂、交联剂以及引发剂，所述接枝溶液中包括甘油、丙烯酰胺以及海藻酸钠。采用柚子的白囊部分为原料结合配备的接枝溶液能够形成具有良好孔结构和纤维结构、以及较大比表面积的吸湿材料，具有较高的吸水性能，采用的柚子皮的白囊具有优异的持水性和吸水性，充分且有效利用了柚子皮白囊的纤维成分和结构，制备的吸湿树脂材料的吸水率能达到450g/g以上，原料来源简单、环保绿色、制备简单易行，具有较为广泛的应用价值。

Description

一种利用柚子白囊的吸湿树脂材料及其制备方法

技术领域

本发明属于树脂材料的技术领域，具体涉及一种利用柚子白囊的吸湿树脂材料及其制备方法。

背景技术

柚子皮是由外部的果皮以及内部的白色囊层构成，柚子皮呈现丰富的多孔结构，这些孔结构或排列紧密或者排列疏松，孔壁或有螺旋形节纹或无，由于柚子皮的多孔结构的特性，其作为吸附材料具有较为广泛的应用。

将柚子皮加工成生物质吸附剂，用以吸附污水中的染料或重金属,可以提高柚子皮固体废弃物的利用率，并减少环境污染。目前关于柚子皮活性炭的工艺大多采用酸碱改性活化法，活化剂选用有机酸或无机碱。

柚子的白色囊层部分，具有较高的孔隙率和较大的比表面积，其内含有较为丰富的半纤维素、纤维素、木质素以及黄酮类化合物等成分，而其中黄酮类化合物几乎不溶于水，可能会抑制白囊部分的吸水效果，柚子白色囊层在吸附材料方面的应用应具有较高的价值，但是由于其成分复杂，现有技术中对柚子白色囊层的有效利用的相关研发较为缺乏。

发明内容

针对以上问题,本发明的目的在于提供一种利用柚子白囊的吸湿树脂材料及其制备方法，利用柚子的白色囊层部分为原料，简称白囊部分，通过对白囊部分进行预处理以及与使用试剂的融合处理，充分利用白囊部分的纤维组分以及孔结构作用，制备出一种高吸水、高吸湿的吸湿树脂材料。

本发明的技术内容如下：

本发明提供了一种利用柚子白囊的吸湿树脂材料，所述吸湿树脂材料的制备原料包括：柚子白囊部分、司班溶液、接枝溶液、分散剂、交联剂以及引发剂，所述接枝溶液中包括甘油、丙烯酰胺以及海藻酸钠；

所述吸湿树脂材料的制备原料中，按质量分数计，柚子白囊部分占15～30％，司班溶液占5～10％，接枝溶液占30～40％，分散剂占5～10％，交联剂占5～8％，引发剂占5～10％，还包括去离子水补足至100％；

所述接枝溶液中甘油、丙烯酰胺以及海藻酸钠的使用比例分别为(2～3)：(6～8)：(1～2)，所述甘油、丙烯酰胺以及海藻酸钠通过自由基反应形成接枝效果较为优异的接枝溶液，促进柚子白囊部分形成良好孔结构和纤维结构；

所述司班溶液包括司班-20、司班-60以及司班-80的一种；

所述分散剂包括环己烷、单甘脂；

所述交联剂包括N,N-亚甲基双丙烯酰胺；

所述引发剂包括过硫酸钾、过硫酸钠、偶氮二异丁腈；

本发明还提供了一种利用柚子白囊的吸湿树脂材料的制备方法，所述方法包括如下步骤：

1)取柚子的白囊部分撕成小块(1～2cm大小)，并放入有机溶液中搅拌，之后过滤除去有机溶液，将白囊进行烘干处理，挥发除去有机溶液，采用有机溶液溶解除去白囊部分中的苯酚以及黄酮类化合物；

2)将干燥之后的白囊与司班溶液、接枝溶液以及去离子水混合，静置使得白囊充分淹没在溶液当中，并充分吸收混合溶液，之后将混合物处理成浆料，采用搅拌仪器打成具有一定粘度的浆料，之后加入交联剂并加热至70～80℃，缓慢搅拌；

3)停止加热，将得到的溶液通过喷丝处理得到长丝状物，剪成1～2cm的长度，之后进行真空干燥处理，烘干除去丝状物中残留的有机溶液以及去离子水，并使得丝状物中逐步形成孔结构和纤维结构，稳定丝状物的吸水结构；

4)将得到的丝状物加入分散剂、交联剂以及引发剂，通氮气，同一方向持续搅拌，加热至60～70℃进行恒温反应，反应时间为1.5～2小时，使得上述反应物能够充分溶解混合，形成树脂溶液；

5)反应结束之后将产品冷却，冷却之后的树脂溶液的凝胶程度更高，加入乙醇溶液洗涤，并采用索氏提取法进行抽提，烘干即得吸湿树脂材料；

步骤1)所述有机溶液包括醇类溶液或醚类溶液，包括乙醇或乙醚，使得柚子白囊部分中的有机溶液挥发干净；

步骤1)所述烘干处理的温度为40～50℃，时间为30～40min；挥发除去多余的有机溶液，保留白囊中的保水成分以及结构；

步骤2)所述的混合物静置之后，加热至50～60℃缓慢搅拌30～40min，停止加热之后将混合物处理成浆料，所述浆料的黏度为10000～15000mPa.s/25℃，将白囊部分充分与分散剂、交联剂以及引发剂的充分融合吸收，助长白囊部分中的纤维结构以及孔结构，增大所形成的孔结构的比表面积；

步骤3)所述真空干燥处理的真空度为0.05～0.08MPa，干燥温度为50～70℃。

本发明的有益效果如下：

本发明的利用柚子白囊的吸湿树脂材料，采用柚子的白囊部分为原料结合配备的接枝溶液能够形成具有良好孔结构和纤维结构、以及较大比表面积的吸湿材料，具有较高的吸水性能，采用的柚子皮的白囊具有优异的持水性和吸水性，充分且有效利用了柚子皮白囊的纤维成分和结构；

制备方法中除去白囊部分中的苯酚以及黄酮类化合物等不溶于水的物质，有利于改善白囊部分与接枝溶液的接枝共聚，提高吸水性，所采用的分散剂能够增加反应介质的粘度，促进反应形成凝胶物质，能够提高反应的稳定性以及树脂材料的吸水性；交联剂能够促进白囊的孔结构与纤维结构与溶解试剂的联结，提高产物的交联度，制备方法简单易行；

本发明的利用柚子白囊的吸湿树脂材料具有吸湿防潮的作用，可用于制作卫生材料、果园种植的吸湿防潮、南方室内的潮湿天气的吸湿防潮材料、土壤保水材料等等。

具体实施方式

以下通过具体的实施案例对本发明作进一步详细的描述，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定。

若无特殊说明，本发明的所有原料和试剂均为常规市场的原料、试剂。

实施例1

一种利用柚子白囊的吸湿树脂材料的制备方法：

按质量分数计，称取柚子白囊部分占15％，司班-20溶液占5％，接枝溶液占40％，分散剂环己烷占10％，交联剂N,N-亚甲基双丙烯酰胺占8％，引发剂过硫酸钾占5％，去离子水占17％，配备接枝溶液中甘油、丙烯酰胺以及海藻酸钠的比例分别为2：6：1。

1)取柚子的白囊部分撕成小块(1～2cm大小)，并放入乙醇溶液中搅拌，使得白囊淹没即可，搅拌15～20min，之后过滤除去有机溶液，将白囊进行烘干处理，烘干温度为40℃，时间30min；

2)将干燥之后的白囊与司班-20溶液、接枝溶液以及去离子水混合，静置30min使得白囊充分淹没在溶液当中，并充分吸收混合溶液，加热至50℃缓慢搅拌30min，停止加热之后将混合物处理成浆料，采用搅拌仪器打成粘度为10000～15000mPa.s/25℃的浆料，之后加入1/3的交联剂并加热至70℃，缓慢搅拌；

3)停止加热，将得到的溶液通过喷丝处理得到长丝状物，剪成1～2cm的长度，之后进行真空干燥处理，设置真空度为0.05MPa，干燥温度为50℃，烘干除去丝状物中残留的有机溶液以及去离子水，

4)将得到的丝状物加入分散剂环己烷、交联剂N,N-亚甲基双丙烯酰胺以及引发剂过硫酸钾，通氮气，同一方向持续搅拌，加热至60℃进行恒温反应，反应时间为1.5小时，使得上述反应物能够充分溶解混合，形成树脂溶液；

5)反应结束之后将产品冷却，加入乙醇溶液洗涤3～4次，并采用索氏提取法进行抽提，烘干即得吸湿树脂材料。

实施例2

一种利用柚子白囊的吸湿树脂材料的制备方法：

按质量分数计，称取柚子白囊部分占25％，司班-60溶液占8％，接枝溶液占35％，分散剂单甘脂占6％，交联剂N,N-亚甲基双丙烯酰胺占6％，引发剂过硫酸钠占8％，去离子水占12％，配备接枝溶液中甘油、丙烯酰胺以及海藻酸钠的比例分别为2.5：7：1。

1)取柚子的白囊部分撕成小块(1～2cm大小)，并放入乙醇溶液中搅拌，使得白囊淹没即可，搅拌15～20min，之后过滤除去有机溶液，将白囊进行烘干处理，烘干温度为45℃，时间35min；

2)将干燥之后的白囊与司班-60溶液、接枝溶液以及去离子水混合，静置30min使得白囊充分淹没在溶液当中，并充分吸收混合溶液，加热至55℃缓慢搅拌35min，停止加热之后将混合物处理成浆料，采用搅拌仪器打成粘度为10000～15000mPa.s/25℃的浆料，之后加入1/3的交联剂并加热至75℃，缓慢搅拌；

3)停止加热，将得到的溶液通过喷丝处理得到长丝状物，剪成1～2cm的长度，之后进行真空干燥处理，设置真空度为0.07MPa，干燥温度为60℃，烘干除去丝状物中残留的有机溶液以及去离子水；

4)将得到的丝状物加入分散剂单甘脂、交联剂N,N-亚甲基双丙烯酰胺以及引发剂过硫酸钠，通氮气，同一方向持续搅拌，加热至65℃进行恒温反应，反应时间为1.5小时，使得上述反应物能够充分溶解混合，形成树脂溶液；

5)反应结束之后将产品冷却，加入乙醇溶液洗涤3～4次，并采用索氏提取法进行抽提，烘干即得吸湿树脂材料。

实施例3

一种利用柚子白囊的吸湿树脂材料的制备方法：

按质量分数计，称取柚子白囊部分占30％，司班-80溶液占10％，接枝溶液占30％，分散剂单甘脂占5％，交联剂N,N-亚甲基双丙烯酰胺占5％，引发剂偶氮二异丁腈占5％，去离子水占15％，配备接枝溶液中甘油、丙烯酰胺以及海藻酸钠的比例分别为3：8：2。

1)取柚子的白囊部分撕成小块(1～2cm大小)，并放入乙醚溶液中搅拌，使得白囊淹没即可，搅拌15～20min，之后过滤除去有机溶液，将白囊进行烘干处理，烘干温度为50℃，时间40min；

2)将干燥之后的白囊与司班-80溶液、接枝溶液以及去离子水混合，静置30min使得白囊充分淹没在溶液当中，并充分吸收混合溶液，加热至60℃缓慢搅拌40min，停止加热之后将混合物处理成浆料，采用搅拌仪器打成粘度为10000～15000mPa.s/25℃的浆料，之后加入1/3的交联剂并加热至80℃，缓慢搅拌；

3)停止加热，将得到的溶液通过喷丝处理得到长丝状物，剪成1～2cm的长度，之后进行真空干燥处理，设置真空度为0.08MPa，干燥温度为70℃，烘干除去丝状物中残留的有机溶液以及去离子水；

4)将得到的丝状物加入分散剂单甘脂、交联剂N,N-亚甲基双丙烯酰胺以及引发剂偶氮二异丁腈，通氮气，同一方向持续搅拌，加热至70℃进行恒温反应，反应时间为2小时，使得上述反应物能够充分溶解混合，形成树脂溶液；

5)反应结束之后将产品冷却，加入乙醇溶液洗涤3～4次，并采用索氏提取法进行抽提，烘干即得吸湿树脂材料。

对比例1

按质量分数计，称取柚子白囊部分占15％，司班-20溶液占5％，丙烯酸酯占40％，分散剂丙烷占10％，交联剂N,N-亚甲基双丙烯酰胺占8％，引发剂过硫酸钾占5％，去离子水占17％。

以实施例1的制备方法为基准，将实施例1中的接枝溶液以及分散剂改为上述丙烯酸酯和丙烷，其它条件和步骤不变。

对比例2

按质量分数计，称取柚子白囊部分占25％，司班-60溶液占8％，丙烯酸酯占35％，分散剂丙烷占6％，交联剂N,N-亚甲基双丙烯酰胺占6％，引发剂过硫酸钠占8％，去离子水占12％。

以实施例2的制备方法为基准，将实施例2中的接枝溶液以及分散剂改为上述丙烯酸酯和丙烷，其它条件和步骤不变。

对比例3

按质量分数计，称取柚子白囊部分占30％，司班-80溶液占10％，丙烯酸酯占30％，分散剂丙烷占5％，交联剂N,N-亚甲基双丙烯酰胺占5％，引发剂偶氮二异丁腈占5％，去离子水占15％。

以实施例3的制备方法为基准，将实施例3中的接枝溶液以及分散剂改为上述丙烯酸酯和丙烷，其它条件和步骤不变。

对比例4

以实施例1为基准，设计接枝溶液仅为甘油和丙烯酰胺，比例为2:6，其它条件以及步骤不变。

对比例5

以实施例1为基准，设计接枝溶液仅为甘油和海藻酸钠，比例为2:1，其它条件以及步骤不变。

对比例6

以实施例1为基准，设计接枝溶液仅为丙烯酰胺和海藻酸钠，比例为6:1，其它条件以及步骤不变。

对比例7

以实施例1为基准，采用实施例1的方法对橙皮的白囊部分制备成吸湿树脂材料。

将上述实施例实施例1～3以及对比例1～7制备的树脂材料进行吸水效果测试，检测方法以及结果如下：

取实施例1～3以及对比例1～4制备的树脂材料烘干，研磨成为200～300目的粉末，分别取2g平铺分散于六个盘子中，取六盆水对应一个盘子，每对盘子和水均置于密闭箱内，置于温度为25℃的室内环境，静置5个小时之后，开始每隔1个小时称取每个盘子的重量(去皮)，共取5次称5次，记录数据，并计算吸水率，得到的结果如表1所示。

表1吸水力测试实验

所述吸湿率以采用最高重量来计算，其计算结果通过计算公式(最高重量-初始重量)/2得到。

由表可知，本实验为采用制备的吸湿树脂材料吸收空气水分的测试实验，

由对比例1～3的数据可见，采用丙烯酸酯等常规接枝材料以及常规分散剂如丙烷，所制得的吸湿树脂材料的吸湿效果远不及实施例1～3的吸湿效果，实施例制得的吸湿树脂的吸水率为对比例的两倍或以上，表明通过本发明所制备的吸湿树脂材料的吸湿效果比较显著；

由对比例4～6的数据可见，将本发明的接枝材料如甘油、丙烯酰胺以及海藻酸钠的混合物，改为分别由甘油和丙烯酰胺、甘油和海藻酸钠以及丙烯酰胺和海藻酸钠的混合物，可见最终得到的吸湿树脂材料的吸湿效果相比实施例的均有所下降，表明本发明的接枝材料(甘油、丙烯酰胺以及海藻酸钠的混合物)对吸湿树脂材料的吸湿效果具有显著的作用；

对于对比例7利用橙皮的白囊部分通过本发明的技术方案制备吸湿树脂材料，表1数据可见，其吸湿效果远不及采用柚子白囊制得的树脂材料，表明本发明对柚子白囊的吸湿树脂材料的制备工艺不适用于橙皮白囊；

综上，表明了本发明的利用柚子白囊的吸湿树脂材料具有较高的吸水性能，且吸水的速率以及持久力均可从表格中的数据侧面体现，本工艺制备方法利用了柚子皮白囊优异的持水性和吸水性，使得制备的吸湿树脂材料的吸水率能达到450g/g以上，原料来源简单、环保绿色、制备简单易行，具有较为广泛的应用价值。

Claims (8)

1.一种利用柚子白囊的吸湿树脂材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

1）取柚子的白囊部分撕成小块，并放入有机溶液中搅拌，之后过滤除去有机溶液，将白囊进行烘干处理；

2）将干燥之后的白囊与司班溶液、接枝溶液以及去离子水混合，静置，并将混合物处理成浆料，之后加入交联剂并加热至70~80℃，缓慢搅拌；

所述接枝溶液中甘油、丙烯酰胺以及海藻酸钠的使用比例分别为（2~3）：（6~8）：（1~2）；

3）停止加热，将得到的溶液通过喷丝处理得到长丝状物，剪成1~2cm的长度，之后进行真空干燥处理；

4）将得到的丝状物加入分散剂、交联剂以及引发剂，通氮气，同一方向持续搅拌，加热至60~70℃进行恒温反应，反应时间为1.5~2小时；

所述分散剂包括环己烷、单甘脂的一种；

5）反应结束之后将产品冷却，加入乙醇溶液洗涤，抽提，烘干即得吸湿树脂材料。

2.由权利要求1所述的吸湿树脂材料的制备方法，其特征在于，步骤1）所述有机溶液包括乙醇或乙醚。

3.由权利要求1所述的吸湿树脂材料的制备方法，其特征在于，步骤1）所述烘干处理的温度为40~50℃，时间为30~40min。

4.由权利要求1所述的吸湿树脂材料的制备方法，其特征在于，步骤2）所述司班溶液包括司班-20、司班-60以及司班-80的一种。

5.由权利要求1所述的吸湿树脂材料的制备方法，其特征在于，步骤2）所述的混合物静置之后，加热至50~60℃缓慢搅拌30~40min，停止加热之后将混合物处理成浆料。

6.由权利要求1或5所述的吸湿树脂材料的制备方法，其特征在于，所述浆料的黏度为10000～15000mPa.s/25℃。

7.由权利要求1所述的吸湿树脂材料的制备方法，其特征在于，步骤3）所述真空干燥处理的真空度为0.05~0.08MPa，干燥温度为50~70℃。

8.由权利要求1所述的吸湿树脂材料的制备方法，其特征在于，所述吸湿树脂材料的制备原料中，按质量分数计，柚子白囊部分占15~30%，司班溶液占5~10%，接枝溶液占30~40%，分散剂占5~10%，交联剂占5~8%，引发剂占5~10%，还包括去离子水补足至100%。