CN112940430A - 一种复合高吸水树脂的制备方法 - Google Patents

一种复合高吸水树脂的制备方法 Download PDF

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尹立辉
刘大颖
卜路霞
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    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L33/00—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides or nitriles thereof; Compositions of derivatives of such polymers
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Abstract

本发明涉及一种基于环糊精/黏土复合高吸水树脂的制备方法，该方法以水为溶剂、过硫酸钾为引发剂、N，N‑亚甲基双丙烯酰胺为交联剂，使环糊精、黏土与丙烯酸以及丙烯酰胺单体反应，制备出了复合高吸水树脂。该高吸水树脂能有效提高树脂的吸水性能，并且能够改善树脂吸水后的刚性变差的问题。

Description

一种复合高吸水树脂的制备方法
技术领域
本发明涉及高吸水树脂材料技术领域，具体涉及一种基于环糊精/黏土复合高吸水树脂的制备方法，属于吸水树脂制备技术领域。
背景技术
高吸水树脂又称高吸水性聚合物(Super Absorbent Polymer，简称SAP)，是一种含有羧基、羟基等强亲水性基团并且具有高度交联的吸水溶胀型三维网状结构的高分子聚合物。高吸水性树脂的吸蒸馏水量可达自身重量的成百上千倍，吸水后其保水性能也很强，即使在加热、加压条件下也不容易失水，在酸、碱环境中的稳定性也很好。
20世纪80年代，利用一些天然高分子物质(例如淀粉、纤维素、壳聚糖等)制备高吸水树脂复合材料的研究开始出现，随着这些天然产物的加入，高吸水树脂复合材料的性能有了极大的改善，拓展了它的应用领域。但是由丙烯酸和丙烯酰胺单体直接聚合制备的高吸水树脂吸水性并不高，吸水后树脂强度变差，引入具有强亲水性的羟基基团和具有吸水性的无机物质，可以改善树脂的结构，提高树脂的吸水能力。
发明内容
本发明的目的在于解决现有高吸水性树脂材料吸水后强度变差、容易变形破碎等不足，提供一种基于环糊精/黏土复合高吸水树脂的制备方法，该方法采用丙烯酸和丙烯酰胺单体，并添加双糖和黏土合成出了复合型高吸水树脂，提高了树脂的吸水率率、增强了树脂吸水后的强度。
本发明的技术方案为：一种基于环糊精/黏土复合高吸水树脂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将氢氧化钠溶液加入到丙烯酸溶液中，配制成一定中和度的丙烯酸溶液，接着向溶液中加入一定量过硫酸钾、N，N-亚甲基双丙烯酰胺和丙烯酰胺，充分搅拌得混合溶液；
(2)将一定量双糖环糊精溶解在反应器中，再加入一定量黏土，搅拌并加热升温；
(3)将步骤(1)所得混合溶液逐滴加入到反应器中，滴加完毕后升温进行反应，反应完成后经过滤、洗涤、烘干即得复合高吸水树脂。
优选的，步骤(1)中先将丙烯酸溶于水，然后边搅拌边加入氢氧化钠溶液，中和至中和度为55-85％。
优选的，步骤(2)中加热升温至40-60℃。
优选的，步骤(3)中升温至55-85℃进行反应，反应时间为2.0-5.0h，反应产物过滤后用去离子水洗涤。
按照上述方案，所述环糊精选自α-环糊精、β-环糊精或γ-环糊精中的一种，黏土为高岭土、膨润土或硅藻土中的一种。
按照上述方案，各反应物用量按重量份数计包括8-12份丙烯酸，0.05-0.1份过硫酸钾，0.006-0.01份N，N-亚甲基双丙烯酰胺，1.0-1.5份丙烯酰胺，1份环糊精和1份黏土。
按照上述方案，最优的合成条件为：各反应物用量按重量份数计包括10份丙烯酸，0.08份过硫酸钾，0.008份N，N-亚甲基双丙烯酰胺，1.2份丙烯酰胺，1份α-环糊精和1份高岭土，步骤(1)中丙烯酸溶液的中和度为65％，步骤(2)中搅拌加热升温至50℃，步骤(3)中反应温度75℃，反应时间4.0h。
本发明方法具有以下效果：(1)制备的高吸水树脂吸水倍率高达九百多倍，吸水速率快；(2)环糊精的加入提高了高吸水树脂的吸水倍率；(3)黏土的加入提高了高吸水树脂吸水后的强度；(4)反应条件较为温和，不需要保护气体，制备工艺简单。
具体实施方式
为使本领域普通技术人员充分理解本发明的技术方案和有益效果，下面结合具体实施例进行进一步的说明。
实施例1
(1)将10份(重量份数计，下同)丙烯酸溶于水中，加入NaOH溶液，配成中和度为70％的丙烯酸溶液。然后加入0.08份过硫酸钾、0.008份N，N-亚甲基双丙烯酰胺和1.2份丙烯酰胺，充分搅拌混合均匀得混合溶液。
(2)将1份α-环糊精溶解在反应器中，再加入1份高岭土，搅拌并升温至50℃。
(3)将(1)所得混合溶液逐滴加入到(2)中，滴加完毕后升温至75℃反应4h。反应结束后将溶液过滤，滤渣用去离子水洗涤两次，然后置于烘箱中烘干，即得复合高吸水树脂。本实施例制得的树脂吸去离子水的倍率为923.3g/g，吸质量分数0.9％氯化钠水溶液的倍率为87.2g/g。。
实施例2
(1)将10份丙烯酸溶于水中，加入NaOH溶液，配成中和度为75％的丙烯酸溶液。然后加入0.06份过硫酸钾、0.007份N，N-亚甲基双丙烯酰胺和1.3份丙烯酰胺，充分搅拌混合均匀得混合溶液。
(2)将1份α-环糊精溶解在反应器中，再加入1份膨润土，搅拌并升温至55℃。
(3)将(1)所得混合溶液逐滴加入到(2)中，滴加完毕后升温至80℃反应3.5h。反应结束后将溶液过滤，滤渣用去离子水洗涤两次，然后置于烘箱中烘干，即得复合高吸水树脂。本实施例制得的树脂吸去离子水的倍率为918.7g/g，吸质量分数0.9％氯化钠水溶液的倍率为85.6g/g。
实施例3
(1)将10份丙烯酸溶于水中，加入NaOH溶液，配成中和度为80％的丙烯酸溶液。然后加入0.07份过硫酸钾、0.006份N，N-亚甲基双丙烯酰胺和1.4份丙烯酰胺，充分搅拌混合均匀得混合溶液。
(2)将1份α-环糊精溶解在反应器中，再加入1份硅藻土，搅拌并升温至45℃。
(3)将(1)所得混合溶液逐滴加入到(2)中，滴加完毕后升温至70℃反应3.0h。反应结束后将溶液过滤，滤渣用去离子水洗涤两次，然后置于烘箱中烘干，即得复合高吸水树脂。本实施例制得的树脂吸去离子水的倍率为925.1g/g，吸质量分数0.9％氯化钠水溶液的倍率为84.8g/g。
实施例4
(1)将10份丙烯酸溶于水中，加入NaOH溶液，配成中和度为80％的丙烯酸溶液。然后加入0.09份过硫酸钾、0.008份N，N-亚甲基双丙烯酰胺和1.5份丙烯酰胺，充分搅拌混合均匀得混合溶液。
(2)将1份β-环糊精溶解在反应器中，再加入1份高岭土，搅拌并升温至50℃。
(3)将(1)所得混合溶液逐滴加入到(2)中，滴加完毕后升温至85℃反应3.0h。反应结束后将溶液过滤，滤渣用去离子水洗涤两次，然后置于烘箱中烘干，即得复合高吸水树脂。本实施例制得的树脂吸去离子水的倍率为931.4g/g，吸质量分数0.9％氯化钠水溶液的倍率为83.6g/g。
实施例5
(1)将10份丙烯酸溶于水中，加入NaOH溶液，配成中和度为80％的丙烯酸溶液。然后加入0.09份过硫酸钾、0.008份N，N-亚甲基双丙烯酰胺和1.5份丙烯酰胺，充分搅拌混合均匀得混合溶液。
(2)将1份β-环糊精溶解在反应器中，再加入1份膨润土，搅拌并升温至50℃。
(3)将(1)所得混合溶液逐滴加入到(2)中，滴加完毕后升温至85℃反应3.0h。反应结束后将溶液过滤，滤渣用去离子水洗涤两次，然后置于烘箱中烘干，即得复合高吸水树脂。本实施例制得的树脂吸去离子水的倍率为921.8g/g，吸质量分数0.9％氯化钠水溶液的倍率为88.1g/g。
实施例6
(1)将10份丙烯酸溶于水中，加入NaOH溶液，配成中和度为60％的丙烯酸溶液。然后加入0.06份过硫酸钾、0.006份N，N-亚甲基双丙烯酰胺和1.1份丙烯酰胺，充分搅拌混合均匀得混合溶液。
(2)将1份β-环糊精溶解在反应器中，再加入1份硅藻土，搅拌并升温至45℃。
(3)将(1)所得混合溶液逐滴加入到(2)中，滴加完毕后升温至60℃反应5.0h。反应结束后将溶液过滤，滤渣用去离子水洗涤两次，然后置于烘箱中烘干，即得复合高吸水树脂。本实施例制得的树脂吸去离子水的倍率为929.7g/g，吸质量分数0.9％氯化钠水溶液的倍率为84.9g/g。
实施例7
(1)将10份丙烯酸溶于水中，加入NaOH溶液，配成中和度为50％的丙烯酸溶液。然后加入0.06份过硫酸钾、0.007份N，N-亚甲基双丙烯酰胺和1.0份丙烯酰胺，充分搅拌混合均匀得混合溶液。
(2)将1份γ-环糊精溶解在反应器中，再加入1份高岭土，搅拌并升温至40℃。
(3)将(1)所得混合溶液逐滴加入到(2)中，滴加完毕后升温至70℃反应4.5h。反应结束后将溶液过滤，滤渣用去离子水洗涤两次，然后置于烘箱中烘干，即得复合高吸水树脂。本实施例制得的树脂吸去离子水的倍率为922.5g/g，吸质量分数0.9％氯化钠水溶液的倍率为84.9g/g。
实施例8
(1)将10份丙烯酸溶于水中，加入NaOH溶液，配成中和度为60％的丙烯酸溶液。然后加入0.06份过硫酸钾、0.006份N，N-亚甲基双丙烯酰胺和1.1份丙烯酰胺，充分搅拌混合均匀得混合溶液。
(2)将1份γ-环糊精溶解在反应器中，再加入1份膨润土，搅拌并升温至45℃。
(3)将(1)所得混合溶液逐滴加入到(2)中，滴加完毕后升温至60℃反应5.0h。反应结束后将溶液过滤，滤渣用去离子水洗涤两次，然后置于烘箱中烘干，即得复合高吸水树脂。本实施例制得的树脂吸去离子水的倍率为926.4g/g，吸质量分数0.9％氯化钠水溶液的倍率为83.7g/g。
实施例9
(1)将10份丙烯酸溶于水中，加入NaOH溶液，配成中和度为85％的丙烯酸溶液。然后加入0.07份过硫酸钾、0.008份N，N-亚甲基双丙烯酰胺和1.3份丙烯酰胺，充分搅拌混合均匀得混合溶液。
(2)将1份γ-环糊精溶解在反应器中，再加入1份硅藻土，搅拌并升温至55℃。
(3)将(1)所得混合溶液逐滴加入到(2)中，滴加完毕后升温至80℃反应4.0h。反应结束后将溶液过滤，滤渣用去离子水洗涤两次，然后置于烘箱中烘干，即得复合高吸水树脂。本实施例制得的树脂吸去离子水的倍率为919.2g/g，吸质量分数0.9％氯化钠水溶液的倍率为80.6g/g。

Claims (7)

1.一种基于环糊精/黏土复合高吸水树脂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将一定浓度的氢氧化钠溶液加入到丙烯酸溶液中，配制成一定中和度的丙烯酸溶液，然后加入一定量过硫酸钾、N，N-亚甲基双丙烯酰胺和丙烯酰胺，充分搅拌得混合溶液；
(2)将一定量双糖溶解在反应器中，再加入一定量黏土，搅拌并加热升温；
(3)将步骤(1)所得混合溶液逐滴加入到反应器中，滴加完毕后升温进行反应，反应完成后经过滤、洗涤、烘干即得复合高吸水树脂。
2.如权利要求1所述的复合高吸水树脂的制备方法，其特征在于：步骤(1)中先将丙烯酸溶于水，然后边搅拌边加入氢氧化钠溶液，中和至中和度为55％-85％。
3.如权利要求1所述的复合高吸水树脂的制备方法，其特征在于：步骤(2)中加热升温至40-60℃。
4.如权利要求1所述的复合高吸水树脂的制备方法，其特征在于：步骤(3)中升温至55-85℃进行反应，反应时间为2.0-5.0h，反应产物过滤后用去离子水洗涤。
5.如权利要求1-4任一项所述的复合高吸水树脂的制备方法，其特征在于：所述环糊精选自α-环糊精、β-环糊精或γ-环糊精中的一种，黏土为高岭土、膨润土或硅藻土中的一种。
6.如权利要求1-4任一项所述的复合高吸水树脂的制备方法，其特征在于：各反应物用量按重量份数计包括8-12份丙烯酸，0.05-0.1份过硫酸钾，0.006-0.01份N，N-亚甲基双丙烯酰胺，1.0-1.5份丙烯酰胺，1份环糊精和1份黏土。
7.如权利要求1所述的复合高吸水树脂的制备方法，其特征在于：各反应物用量按重量份数计包括10份丙烯酸，0.08份过硫酸钾，0.008份N，N-亚甲基双丙烯酰胺，1.2份丙烯酰胺，1份环糊精和1份高岭土，步骤(1)中丙烯酸溶液的中和度为65％，步骤(2)中搅拌加热升温至50℃，步骤(3)中反应温度75℃，反应时间4.0h。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113546208A (zh) * 2021-07-29 2021-10-26 天津工业大学 一种搭载艾草精油树脂及其制备方法和应用

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