CN111471137A - 一种高吸水性树脂及其制备方法和应用 - Google Patents
一种高吸水性树脂及其制备方法和应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111471137A CN111471137A CN202010053373.0A CN202010053373A CN111471137A CN 111471137 A CN111471137 A CN 111471137A CN 202010053373 A CN202010053373 A CN 202010053373A CN 111471137 A CN111471137 A CN 111471137A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- cellulose
- acrylic acid
- acrylamido
- acid solution
- solution
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000011347 resin Substances 0.000 title claims abstract description 46
- 229920005989 resin Polymers 0.000 title claims abstract description 46
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 title claims description 36
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 claims abstract description 70
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 claims abstract description 70
- SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 2-(2-methoxy-5-methylphenyl)ethanamine Chemical compound COC1=CC=C(C)C=C1CCN SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 50
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 2-Propenoic acid Natural products OC(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 50
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 49
- 229920000536 2-Acrylamido-2-methylpropane sulfonic acid Polymers 0.000 claims abstract description 42
- XHZPRMZZQOIPDS-UHFFFAOYSA-N 2-Methyl-2-[(1-oxo-2-propenyl)amino]-1-propanesulfonic acid Chemical compound OS(=O)(=O)CC(C)(C)NC(=O)C=C XHZPRMZZQOIPDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 42
- 229960000892 attapulgite Drugs 0.000 claims abstract description 42
- 229910052625 palygorskite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 42
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 33
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims abstract description 22
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 12
- DZSVIVLGBJKQAP-UHFFFAOYSA-N 1-(2-methyl-5-propan-2-ylcyclohex-2-en-1-yl)propan-1-one Chemical compound CCC(=O)C1CC(C(C)C)CC=C1C DZSVIVLGBJKQAP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 claims description 32
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 claims description 16
- 239000011837 N,N-methylenebisacrylamide Substances 0.000 claims description 15
- ZIUHHBKFKCYYJD-UHFFFAOYSA-N n,n'-methylenebisacrylamide Chemical compound C=CC(=O)NCNC(=O)C=C ZIUHHBKFKCYYJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 239000003999 initiator Substances 0.000 claims description 14
- 239000000178 monomer Substances 0.000 claims description 14
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 claims description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 10
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 10
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 claims description 8
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims 1
- 229920000247 superabsorbent polymer Polymers 0.000 claims 1
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 12
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 abstract description 12
- 238000006065 biodegradation reaction Methods 0.000 abstract description 5
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 abstract description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 3
- 238000012644 addition polymerization Methods 0.000 abstract description 2
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 abstract description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 abstract description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 25
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 description 22
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 18
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 15
- ROOXNKNUYICQNP-UHFFFAOYSA-N ammonium persulfate Chemical compound [NH4+].[NH4+].[O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O ROOXNKNUYICQNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 12
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 8
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 8
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 8
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 7
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 description 7
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 description 7
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 6
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 6
- 229910001870 ammonium persulfate Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 6
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 description 6
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000008859 change Effects 0.000 description 5
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 5
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 5
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 5
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 5
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000000379 polymerizing effect Effects 0.000 description 5
- 230000020477 pH reduction Effects 0.000 description 4
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- 238000005034 decoration Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 2
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012295 chemical reaction liquid Substances 0.000 description 1
- 239000002734 clay mineral Substances 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 238000005213 imbibition Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 1
- 230000000361 pesticidal effect Effects 0.000 description 1
- 239000000575 pesticide Substances 0.000 description 1
- USHAGKDGDHPEEY-UHFFFAOYSA-L potassium persulfate Chemical compound [K+].[K+].[O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O USHAGKDGDHPEEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 125000000542 sulfonic acid group Chemical group 0.000 description 1
- 239000011573 trace mineral Substances 0.000 description 1
- 235000013619 trace mineral Nutrition 0.000 description 1
- 125000000391 vinyl group Chemical group [H]C([*])=C([H])[H] 0.000 description 1
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 1
- 235000013343 vitamin Nutrition 0.000 description 1
- 239000011782 vitamin Substances 0.000 description 1
- 229940088594 vitamin Drugs 0.000 description 1
- 229930003231 vitamin Natural products 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F251/00—Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polysaccharides or derivatives thereof
- C08F251/02—Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polysaccharides or derivatives thereof on to cellulose or derivatives thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/34—Silicon-containing compounds
- C08K3/346—Clay
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K9/00—Use of pretreated ingredients
- C08K9/02—Ingredients treated with inorganic substances
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K2201/00—Specific properties of additives
- C08K2201/011—Nanostructured additives
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Abstract
本发明提供了一种高吸水性树脂及其制备方法和应用，属于高分子材料技术领域。本发明提供的高吸水性树脂，包含凹凸棒土基体和负载在其表面的改性纤维素，所述改性纤维素包括纤维素和接枝共聚在其骨架上的丙烯酸和2‑丙烯酰胺基‑2‑甲基丙磺酸。本发明以凹凸棒土为基底材料，丙烯酸和2‑丙烯酰胺基‑2‑甲基丙磺酸与纤维素发生加成聚合反应，使丙烯酸和2‑丙烯酰胺基‑2‑甲基丙磺酸接枝共聚到纤维素的分子骨架上，纤维素负载于凹凸棒土的活性位点上，有效地提高了树脂的生物降解性能、吸水保水性能、缓释性能和对尿素溶液的吸收性能。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种高吸水性树脂及其制备方法和应用。
背景技术
高吸水性树脂具有三维网络结构，这种结构使得它吸水后形成高含水凝胶，且具有弹性凝胶的基本特性。高吸水性树脂的基本分子单位是长链型的，并附着很多强吸水性基团，这些长链型的分子相互交联成网，限制了水分子的运动，使得其吸收的水在一定程度范围的机械压力下不易被挤出，体现出其它吸水材料所不具备的保水性。高吸水性树脂广泛应用于医药卫生、农林水利、石油化工和日用化学等方面，由于其应用环境的复杂性，因此又要求其具有耐盐、耐高温及耐压等特殊性能。但目前对于吸水性树脂的研究，仍存在耐盐性差的技术问题。
发明内容
鉴于此，本发明的目的在于提供一种高吸水性树脂及其制备方法。本发明提供的高吸水性树脂具有良好的耐尿素性能。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种高吸水性树脂，包含凹凸棒土基体和负载在其表面的改性纤维素，所述改性纤维素包括纤维素和接枝共聚在其骨架上的丙烯酸和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸。
优选地，所述纤维素为非晶态Ⅱ型棒状纤维素，固含量为3％，结晶度小于45％。
优选地，所述纤维素的粒径尺寸为50～300nm。
本发明还提供了上述技术方案所述高吸水性树脂的制备方法，包括以下步骤：
将纤维素、凹凸棒土、丙烯酸溶液、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸溶液和引发剂溶液混合进行聚合反应后，再与N,N-亚甲基双丙烯酰胺溶液混合进行交联反应，得到高吸水性树脂。
优选地，所述纤维素、丙烯酸溶液中的丙烯酸单体和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸溶液中的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸单体的质量比为30:9～20:4～16。
优选地，所述丙烯酸溶液的中和度为65％～80％。
优选地，所述2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸溶液的中和度为65％～80％。
优选地，所述聚合反应的温度为45℃～65℃。
优选地，所述丙烯酸溶液中的丙烯酸单体与2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸溶液中的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸单体的质量之和与N,N-亚甲基双丙烯酰胺溶液中N,N-亚甲基双丙烯酰胺的质量比为13～36:2～4。
本发明还提供了上述技术方案所述高吸水性树脂或上述技术方案所述制备方法制得的高吸水性树脂在农林水利领域中的应用。
本发明提供了一种高吸水性树脂，包含凹凸棒土基体和负载在其表面的改性纤维素，所述改性纤维素包括纤维素和接枝共聚在其骨架上的丙烯酸和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸。本发明采用的纤维素具有良好的耐盐性能和生物降解性能，丙烯酸具有良好的吸水性能和保水性能，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸分子内有聚合性的乙烯基及亲水性的磺酸基，可提高树脂的耐盐性和热稳定性，凹凸棒土具有良好的吸附性能。本发明以凹凸棒土为基底材料，丙烯酸和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸与纤维素发生加成聚合反应，使丙烯酸和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸接枝共聚到纤维素的分子骨架上，纤维素负载于凹凸棒土的活性位点上，有效地提高了树脂的生物降解性能、吸水保水性能、缓释性能和对尿素溶液的吸收性能。
具体实施方式
本发明提供了一种高吸水性树脂，包含凹凸棒土基体和负载在其表面的改性纤维素，所述改性纤维素包括纤维素和接枝共聚在其骨架上的丙烯酸和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸。
在本发明中，所述纤维素优选为非晶态Ⅱ型棒状纤维素，所述纤维素的固含量优选为3％，结晶度小于45％，粒径尺寸优选为50～300nm。一般天然纤维素分子中存在大量高反应性的羟基，被封闭在结晶区，需通过特定溶剂将其溶解，而本发明采用的粒径尺寸范围内的纤维素，分子结晶度较天然纤维素分子结晶度高，不需采用特定溶剂进行预处理。
在本发明中，所述凹凸棒土基体中的凹凸棒土是一种具链层状结构的含水富镁铝硅酸盐粘土矿物，具有独特结构和吸附性能，对于农用植被而言，可保持维生素等不会失效，微量元素不散失，作为农药的载体，可延长药效，提高树脂的缓释性。
在本发明中，所述改性纤维素在凹凸棒土基体中的负载量优选为2％。在本发明中，所述丙烯酸和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸在纤维素骨架上的接枝率优选为3％。
本发明还提供了上述技术方案所述高吸水性树脂的制备方法，包括以下步骤：
将纤维素、凹凸棒土、丙烯酸溶液、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸溶液和引发剂溶液混合进行聚合反应后，再与N,N-亚甲基双丙烯酰胺溶液混合进行交联反应，得到高吸水性树脂。
本发明优选对所述纤维素进行超声处理后再进行混合。在本发明中，所述超声处理优选在超声波细胞粉碎机中进行，所述超声处理的功率优选为900W～1000W，时间优选为20min～30min。本发明采用超声处理可有效提高纤维素的分散性能，使其从团聚态变为分散态。在本发明中，所述超声处理优选为在冰盐水浴中进行，所述冰盐水浴的温度优选为-4℃。本发明通过采用冰盐水浴可有效防止超声过程中温度的急速上升导致纤维素分子的结构被破坏。本发明对所述超声处理的具体操作没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的超声处理方式即可。
本发明优选对所述凹凸棒土依次进行盐酸酸化处理和超声处理后，再进行混合。本发明对所述盐酸酸化处理的具体操作没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的盐酸酸化处理方式即可。本发明通过盐酸酸化处理有效去除凹凸棒土中含有的有机质等杂质，并增强其活性。在本发明中，所述超声处理的条件与上述纤维素的超声处理的条件相同，不在此一一赘述。
本发明优选将所述纤维素和凹凸棒土混合后，再加入引发剂溶液、丙烯酸溶液和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸溶液。
在本发明中，所述混合优选在四口烧瓶中进行。本发明对所述混合的方式没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的混合方式即可，具体的如搅拌，所述搅拌的速率优选为150r/min。在本发明中，所述纤维素和凹凸棒土的质量比优选为300:5～6。本发明对所述纤维素和凹凸棒土的具体来源没有特殊的限定，采用本领域常规市售产品即可。
所述混合完成后，本发明优选向所述四口烧瓶中通入氮气。在本发明中，所述氮气的流速优选为4m/s，通入时间优选为15min。
在本发明中，所述引发剂溶液优选为过硫酸铵溶液和/或过硫酸钾溶液。在本发明中，所述引发剂溶液的质量浓度优选为3％。在本发明中，所述丙烯酸溶液中的丙烯酸单体与2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸溶液中的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸单体的质量之和与引发剂溶液中引发剂的质量比优选为13～36:4～7，进一步优选为18.5:6。本发明对所述引发剂溶液的具体来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的方法制得或常规市售产品均可。
在本发明中，所述丙烯酸溶液的中和度优选为65％～80％，进一步优选为70％～75％，所述2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸溶液的中和度优选为65％～80％，进一步优选为70％～75％。在本发明中，所述纤维素、丙烯酸溶液中的丙烯酸单体和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸溶液中的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸单体的质量比为30:9～20:4～16，进一步优选为30:14:4.5。本发明对所述丙烯酸溶液和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸溶液的具体来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的方法制得即可。
在本发明中，所述聚合反应优选在水浴中进行，所述聚合反应的温度优选为45℃～65℃，进一步优选为50～60℃。本发明对所述聚合反应的时间没有特殊的限定，直至反应液体变稠，交缠在搅拌棒上，停止反应。
本发明优选加入丙烯酸溶液和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸溶液15min后，停止通入氮气。
在本发明中，所述N,N-亚甲基双丙烯酰胺溶液的质量浓度优选为0.03mol/L，所述丙烯酸溶液中的丙烯酸单体与2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸溶液中的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸单体的质量之和与N,N-亚甲基双丙烯酰胺溶液中N,N-亚甲基双丙烯酰胺的质量比优选为13～36:2～4，进一步优选为18.5：3。本发明对所述N,N-亚甲基双丙烯酰胺溶液的具体来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的方法制得常规市售产品均可。
在本发明中，所述交联反应优选在水浴中进行，所述交联反应的温度优选为55℃～65℃。本发明对所述交联反应的时间没有特殊的限定，直至反应体系变稠，生成块状凝胶后，停止反应。
所述交联反应完成后，本发明优选对所述交联反应的产物进行干燥。在本发明中，所述干燥优选在真空干燥箱中进行，所述干燥的温度优选为140℃，时间优选为40～60min。
本发明还提供了上述技术方案所述高吸水性树脂或上述技术方案所述制备方法制得的高吸水性树脂在农林水利领域中的应用。
本发明提供的高吸水性树脂具有良好的耐尿素性能和吸水保水性能，能够有效吸收过量的尿素溶液。
在本发明中，所述尿素溶液的质量浓度优选为3％。
下面结合实施例对本发明提供的高吸水性树脂及其制备方法和应用进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
将维度为50～120nm、固含量为3％、结晶度为40％的纤维素置于冰盐水浴中，在-4℃、功率为900W的条件下超声处理20min，使其从团聚态变为分散态；将经过盐酸酸化的凹凸棒土，在同等条件下进行超声处理，得到凹土纳米微粒子。
将超声处理过的0.3g纤维素和0.005g凹凸棒土加入到恒定温度为55℃水浴锅中的四口烧瓶里，通入氮气排氧10min，再将0.04g过硫酸铵溶解于2mL蒸馏水中制得的引发剂溶液，注入到反应釜中进行引发反应，10min后，注入0.09g中和度为65％的丙烯酸溶液和0.045g中和度65％的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸溶液，丙烯酸溶液中的丙烯酸质量和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸溶液中的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸质量比(m(AA):m(APS))为＝2:1，150r/min转速下搅拌混合均匀，15min后，停止通入氮气，继续反应，直至液体变稠，交缠在搅拌棒上。
充分聚合10min，注入0.02gN,N-亚甲基双丙烯酰胺溶液后在55℃下进行交联反应，直至第二次变为稠状体系，得到大块凝胶。将聚合物取出置于凹型硅胶中，并放置于真空干燥箱中，在140℃环境下干燥40min，得到高吸水性树脂。将得到的高吸水性树脂分别对质量浓度为9wt％的盐水、质量浓度为3wt％的尿素溶液和雨水的吸液性能进行测试，测试结果参见表1。
实施例2
将维度为120～200nm、固含量为3％、结晶度为40％的纤维素置于冰盐水浴中，在-4℃、功率为1000W的条件下超声处理20min，使其从团聚态变为分散态；将经过盐酸酸化的凹凸棒土，在同等条件下进行超声处理，得到凹土纳米微粒子。
将超声处理过的0.3g纤维素和0.006g凹凸棒土加入到恒定温度为60℃水浴锅中的四口烧瓶里，通入氮气排氧10min，再将0.06g过硫酸铵溶解于2mL蒸馏水中制得的引发剂溶液，注入到反应釜中进行引发反应，10min后，注入0.14g中和度为75％的丙烯酸溶液和0.04g中和度75％的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸溶液，丙烯酸溶液中的丙烯酸质量和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸溶液中的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸质量比(m(AA):m(APS))为＝7:2，150r/min转速下搅拌混合均匀，15min后，停止通入氮气，继续反应，直至液体变稠，交缠在搅拌棒上。
充分聚合10min，注入,0.04gN,N-亚甲基双丙烯酰胺溶液后在55℃下进行交联反应，直至第二次变为稠状体系，得到大块凝胶。将聚合物取出置于凹型硅胶中，并放置于真空干燥箱中，在140℃环境下干燥40min，得到高吸水性树脂。将得到的高吸水性树脂分别对质量浓度为9wt％的盐水、质量浓度为3wt％的尿素溶液和雨水的吸液性能进行测试，测试结果参见表1。
实施例3
将维度为200～300nm，固含量为3％，结晶度为40％的纤维素置于冰盐水浴中，在-4℃、功率为950W的条件下超声处理20min，使其从团聚态变为分散态；将经过盐酸酸化的凹凸棒土，在同等条件下进行超声处理，得到凹土纳米微粒子。
将超声处理过的0.3g纤维素和0.006g凹凸棒土加入到恒定温度为65℃水浴锅中的四口烧瓶里，通入氮气排氧10min，再将0.07g过硫酸铵溶解于2mL蒸馏水中制得的引发剂溶液，注入到反应釜中进行引发反应，10min后，注入0.20g中和度为80％的丙烯酸溶液和0.16g中和度80％的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸溶液，丙烯酸溶液中的丙烯酸质量和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸溶液中的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸质量比(m(AA):m(APS))为＝5:4，150r/min转速下搅拌混合均匀，15min后，停止通入氮气，继续反应，直至液体变稠，交缠在搅拌棒上。
充分聚合10min，注入,0.03gN,N-亚甲基双丙烯酰胺溶液后在65℃下进行交联反应，直至第二次变为稠状体系，得到大块凝胶。将聚合物取出置于凹型硅胶中，并放置于真空干燥箱，140℃环境下干燥40min，得到高吸水性树脂。将得到的高吸水性树脂分别对质量浓度为9wt％的盐水、质量浓度为3wt％的尿素溶液和雨水的吸液性能进行测试，测试结果参见表1。
实施例4
将维度为120～200nm、固含量为3％、结晶度为40％的纤维素置于冰盐水浴中，在-4℃、功率为900W的条件下超声处理20min，使其从团聚态变为分散态；将经过盐酸酸化的凹凸棒土，在同等条件下进行超声处理，得到凹土纳米微粒子。
将超声处理过的0.3g纤维素和0.006g凹凸棒土加入到恒定温度为60℃水浴锅中的四口烧瓶里，通入氮气排氧10min，再将0.06g过硫酸铵溶解于2mL蒸馏水中制得的引发剂溶液，注入到反应釜中进行引发反应，10min后，注入0.09g中和度为75％的丙烯酸溶液和0.045g中和度75％的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸溶液，丙烯酸溶液中的丙烯酸质量和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸溶液中的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸质量比(m(AA):m(APS))为＝2:1，150r/min转速下搅拌混合均匀，15min后，停止通入氮气，继续反应，直至液体变稠，交缠在搅拌棒上。
充分聚合10min，注入0.04gN,N-亚甲基双丙烯酰胺溶液后在60℃下进行交联反应，直至第二次变为稠状体系，得到大块凝胶。将聚合物取出置于凹型硅胶中，并放置于真空干燥箱中，在140℃环境下干燥40min，得到高吸水性树脂。将得到的高吸水性树脂分别对质量浓度为9wt％的盐水、质量浓度为3wt％的尿素溶液和雨水的吸液性能进行测试，测试结果参见表1。
实施例5
将维度为120～200nm、固含量为3％、结晶度为40％的纤维素置于冰盐水浴中，在-4℃、功率为900W的条件下超声处理20min，使其从团聚态变为分散态；将经过盐酸酸化的凹凸棒土，在同等条件下进行超声处理，得到凹土纳米微粒子。
将超声处理过的0.3g纤维素素和0.005g凹凸棒土加入到恒定温度为60℃水浴锅中的四口烧瓶里，通入氮气排氧10min，再将0.06g过硫酸铵溶解于2mL蒸馏水中制得的引发剂溶液，注入到反应釜中进行引发反应，10min后，注入0.14g中和度为75％的丙烯酸溶液和0.04g中和度75％的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸溶液，丙烯酸溶液中的丙烯酸质量和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸溶液中的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸质量比(m(AA):m(APS))为＝7:2，150r/min转速下搅拌混合均匀，15min后，停止通入氮气，继续反应，直至液体变稠，交缠在搅拌棒上。
充分聚合10min，注入0.04gN,N-亚甲基双丙烯酰胺溶液后在60℃下进行交联反应，直至第二次变为稠状体系，得到大块凝胶。将聚合物取出置于凹型硅胶中，并放置于真空干燥箱中，在140℃环境下干燥40min，得到高吸水性树脂。
表1实施例1～5制得的高吸水性树脂的性能测试结果
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | |
| 吸液(0.9wt％盐水)倍率(g/g) | 63.11 | 86.76 | 56.25 | 70.21 | 58.25 |
| 吸液(3wt％尿素)倍率(g/g) | 403.05 | 568.16 | 384.54 | 503.44 | 433.16 |
| 吸液(雨水)倍率(g/g) | 426.55 | 496.62 | 354.40 | 409.66 | 388.50 |
| 保水率(％) | 92154 | 132445 | 89540 | 110986 | 62420 |
| 保水时间(h) | 30 | 54 | 26 | 39 | 28 |
| 在200g压力下吸液饱和时间(min) | 70 | 58 | 52 | 68 | 64 |
| 生物降解性能 | 4个月 | 4个月 | 6个月 | 5个月 | 7个月 |
根据表1中的实验结果可知，本发明制得的高吸水性树脂具有良好的洗液性能，对0.9wt％盐水的吸液倍率为56.25～86.76g/g，对3wt％尿素的吸液倍率为384.54～568.16g/g，对雨水的吸液倍率为354.40～496.62g/g；良好的吸水保水性能，保水率为62420％～132445％，保水时间为26h～54h，由此能够反映出高吸水性树脂具有良好的缓释性能；在200g压力下吸液饱和时间为52min～70min；良好的生物降解性能，生物降解时间为4个月～7个月。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种高吸水性树脂，其特征在于，包含凹凸棒土基体和负载在其表面的改性纤维素，所述改性纤维素包括纤维素和接枝共聚在其骨架上的丙烯酸和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸。
2.根据权利要求1所述的高吸水性树脂，其特征在于，所述纤维素为非晶态Ⅱ型棒状纤维素，固含量为3％，结晶度小于45％。
3.根据权利要求1或2所述的高吸水性树脂，其特征在于，所述纤维素的粒径尺寸为50～300nm。
4.权利要求1～3任一项所述高吸水性树脂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将纤维素、凹凸棒土、丙烯酸溶液、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸溶液和引发剂溶液混合进行聚合反应后，再与N,N-亚甲基双丙烯酰胺溶液混合进行交联反应，得到高吸水性树脂。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述纤维素、丙烯酸溶液中的丙烯酸单体和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸溶液中的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸单体的质量比为30:9～20:4～16。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述丙烯酸溶液的中和度为65％～80％。
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸溶液的中和度为65％～80％。
8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述聚合反应的温度为45℃～65℃。
9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述丙烯酸溶液中的丙烯酸单体与2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸溶液中的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸单体的质量之和与N,N-亚甲基双丙烯酰胺溶液中N,N-亚甲基双丙烯酰胺的质量比为13～36:2～4。
10.权利要求1～3任一项所述高吸水性树脂或权利要求4～9任一项所述制备方法制得的高吸水性树脂在农林水利领域中的应用。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010053373.0A CN111471137A (zh) | 2020-01-17 | 2020-01-17 | 一种高吸水性树脂及其制备方法和应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010053373.0A CN111471137A (zh) | 2020-01-17 | 2020-01-17 | 一种高吸水性树脂及其制备方法和应用 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111471137A true CN111471137A (zh) | 2020-07-31 |
Family
ID=71746309
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010053373.0A Pending CN111471137A (zh) | 2020-01-17 | 2020-01-17 | 一种高吸水性树脂及其制备方法和应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111471137A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112940324A (zh) * | 2021-02-02 | 2021-06-11 | 天津工业大学 | 一种高效吸水防雾农用pet复合膜的制备方法 |
| CN113683730A (zh) * | 2021-08-27 | 2021-11-23 | 西华大学 | 一种玉米秸秆纤维素基吸水树脂复合材料及其制备方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104693361A (zh) * | 2014-12-19 | 2015-06-10 | 广东工业大学 | 一种二元共聚水葫芦羧甲基纤维素高吸水性树脂的制备方法 |
| CN107417858A (zh) * | 2017-07-21 | 2017-12-01 | 南京理工大学 | 一种包含硅藻土和纤维素的复合高吸水性树脂的制备方法 |
| CN110591722A (zh) * | 2019-09-19 | 2019-12-20 | 西北师范大学 | 一种具有防止土壤表皮收缩减少水分蒸发功能的高吸水性复合树脂的制备方法 |
-
2020
- 2020-01-17 CN CN202010053373.0A patent/CN111471137A/zh active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104693361A (zh) * | 2014-12-19 | 2015-06-10 | 广东工业大学 | 一种二元共聚水葫芦羧甲基纤维素高吸水性树脂的制备方法 |
| CN107417858A (zh) * | 2017-07-21 | 2017-12-01 | 南京理工大学 | 一种包含硅藻土和纤维素的复合高吸水性树脂的制备方法 |
| CN110591722A (zh) * | 2019-09-19 | 2019-12-20 | 西北师范大学 | 一种具有防止土壤表皮收缩减少水分蒸发功能的高吸水性复合树脂的制备方法 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112940324A (zh) * | 2021-02-02 | 2021-06-11 | 天津工业大学 | 一种高效吸水防雾农用pet复合膜的制备方法 |
| CN112940324B (zh) * | 2021-02-02 | 2023-05-09 | 天津工业大学 | 一种高效吸水防雾农用pet复合膜的制备方法 |
| CN113683730A (zh) * | 2021-08-27 | 2021-11-23 | 西华大学 | 一种玉米秸秆纤维素基吸水树脂复合材料及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Liu et al. | Utilization of waste hemicelluloses lye for superabsorbent hydrogel synthesis | |
| Liu et al. | Environmentally friendly hydrogel: A review of classification, preparation and application in agriculture | |
| Chang et al. | Superabsorbent polymers used for agricultural water retention | |
| CN105732999B (zh) | 高强度交联水凝胶和弹性体及其制备方法 | |
| Teodorescu et al. | Preparation and properties of novel slow-release NPK agrochemical formulations based on poly (acrylic acid) hydrogels and liquid fertilizers | |
| Yu et al. | Preparation, swelling behaviors and fertilizer-release properties of sodium humate modified superabsorbent resin | |
| Shahzamani et al. | Preparation and characterization of hydrogel nanocomposite based on nanocellulose and acrylic acid in the presence of urea | |
| CN103429643B (zh) | 凝胶和水凝胶 | |
| CA1056092A (en) | Water swellable poly (alkylene oxide) | |
| CN101280044B (zh) | 一种可生物降解农用高吸水树脂及其制备方法 | |
| Liu et al. | Urea free synthesis of chitin-based acrylate superabsorbent polymers under homogeneous conditions: Effects of the degree of deacetylation and the molecular weight | |
| Tian et al. | Superabsorbent polymer with excellent water/salt absorbency and water retention, and fast swelling properties for preventing soil water evaporation | |
| Zhang et al. | Preparation of superabsorbent polymer gel based on PVPP and its application in water-holding in sandy soil | |
| CN111471137A (zh) | 一种高吸水性树脂及其制备方法和应用 | |
| Liu et al. | One‐step synthesis of corn starch urea based acrylate superabsorbents | |
| Kołodyńska et al. | Hydrogels from fundaments to application | |
| CN101691416A (zh) | 马铃薯淀粉磷酸酯接枝共聚丙烯酸及其钠盐制备具有交联结构的高吸水树脂的方法 | |
| RU2715380C1 (ru) | Способ получения влагопоглощающего композиционного полимерного материала с микробиологическими добавками | |
| CN111172756A (zh) | 一种棉纤维接枝丙烯酸型超吸水树脂及其制备方法与应用 | |
| CN110607177A (zh) | 一种用于盐碱地的土壤保水剂及制备方法 | |
| CN111793169B (zh) | 一种高耐盐的高吸水树脂及其制备工艺 | |
| Wang et al. | From the waste semicoke to superabsorbent composite: Synthesis, characterization and performance evaluation | |
| Liu et al. | Ultraviolet-induced polymerization of superabsorbent composites based on sodium humate and its urea release behavior | |
| Li et al. | UV polymerization and property analysis of maleacylated methyl cellulose acrylic acid absorbent resin | |
| Kenawy et al. | Synthesis of superabsorbent composite based on chitosan-g-poly (acrylamide)/attapulgite |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200731 |