專利名稱：一種抗鹽性陽(yáng)離子型高吸水樹(shù)脂及其制備方法與應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種抗鹽性陽(yáng)離子型高吸水樹(shù)脂及其制備方法與應(yīng)用。
背景技術(shù)：
高吸水樹(shù)脂(Superabsorbent Polymers,簡(jiǎn)稱“SAP”),俗稱保水劑,指吸水能力特別強(qiáng)的高分子物質(zhì)。高吸水樹(shù)脂能迅速吸收比自身重?cái)?shù)百倍甚至上千倍的去離子水、數(shù)十倍至近百倍的含鹽水分。高吸水樹(shù)脂具有優(yōu)異的吸水性能、保水性能和反復(fù)吸水性能，因此在農(nóng)林領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用于促進(jìn)植物根系發(fā)育、提高移苗成活率、保水保肥、增產(chǎn)增收、防風(fēng)固沙等方面。另外由于高吸水樹(shù)脂具有一定吸收鹽水的能力，因此也被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域。目前實(shí)際應(yīng)用中使用最為廣泛、產(chǎn)量最大的是聚丙烯酸(鹽)類高吸水樹(shù)脂，主要 分為合成類和接枝類。合成類是通過(guò)丙烯酸(鹽)與其它單體如丙烯酰胺等實(shí)現(xiàn)共聚而制備的高吸水樹(shù)脂，這類高吸水樹(shù)脂在較佳的工藝條件下可以得到具有高凝膠強(qiáng)度、強(qiáng)保水能力、高吸水率和強(qiáng)抗鹽能力的產(chǎn)品。接枝類是通過(guò)丙烯酸(鹽)與淀粉等天然高分子材料進(jìn)行交聯(lián)共聚反應(yīng)，制備得到的高吸水樹(shù)脂，其吸水性能較差，但成本較低。聚丙烯酸(鹽)類高吸水樹(shù)脂結(jié)構(gòu)中起到吸水作用的基團(tuán)主要是陰離子基團(tuán)(這類高吸水樹(shù)脂被稱為陰離子型高吸水樹(shù)脂)，例如羧酸根-C00—。在陰離子型高吸水樹(shù)脂吸水的過(guò)程中，陰離子基團(tuán)逐漸離解出來(lái)，由于其被固定在陰離子型高吸水樹(shù)脂的三維網(wǎng)絡(luò)骨架中，因此會(huì)相互排斥，從而使得陰離子型高吸水樹(shù)脂膨脹并進(jìn)一步吸水，最后達(dá)到平衡。但是，高吸水樹(shù)脂的實(shí)際應(yīng)用環(huán)境中經(jīng)常會(huì)遇到鹽離子，尤其是含有高價(jià)金屬離子的鹽水環(huán)境，如灌溉用的井水、土壤中植物分泌的根系分泌物。這些鹽水環(huán)境中含有的金屬離子尤其是高價(jià)金屬離子，如Ca2+、Mg2+等，及其容易與陰離子型高吸水樹(shù)脂中的陰離子基團(tuán)發(fā)生螯合作用，使其發(fā)生二次交聯(lián)、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)緊縮甚至崩解，從而降低甚至喪失其抗鹽性能和反復(fù)吸水性能，限制了高吸水樹(shù)脂在實(shí)際應(yīng)用中的推廣。目前有很多的研究通過(guò)向聚丙烯酸(鹽)高吸水樹(shù)脂體系中引入具有明顯抗鹽離子能力的非離子單體、陰離子單體、陽(yáng)離子單體和兩性離子單體以提高其抗鹽性和抗高價(jià)金屬離子能力，但是通過(guò)這種方法所制備的高吸水樹(shù)脂仍然保持著聚丙烯酸(鹽)類高吸水樹(shù)脂的陰離子骨架，無(wú)法避免其與環(huán)境中的高價(jià)金屬離子絡(luò)合而造成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)緊縮和吸水性能的降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)陰離子型高吸水樹(shù)脂在實(shí)際應(yīng)用中存在的問(wèn)題，提供了一種新型抗鹽性陽(yáng)離子型高吸水樹(shù)脂及其制備方法。本發(fā)明所提供的抗鹽性陽(yáng)離子型高吸水樹(shù)脂的結(jié)構(gòu)通式如式I所示
權(quán)利要求
1.結(jié)構(gòu)通式如式I所示的陽(yáng)離子型吸水樹(shù)脂
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的陽(yáng)離子型吸水樹(shù)脂，其特征在于所述陽(yáng)離子型吸水樹(shù)脂具有三維網(wǎng)絡(luò)骨架結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的陽(yáng)離子型吸水樹(shù)脂，其特征在于所述陽(yáng)離子型吸水樹(shù)脂按照權(quán)利要求4-9中任一項(xiàng)所述方法進(jìn)行制備。
4.制備權(quán)利要求I或2所述的陽(yáng)離子型吸水樹(shù)脂的方法，包括下述步驟在惰性氣體保護(hù)下，以丙烯酰胺單體、季銨鹽類陽(yáng)離子單體、叔胺類陽(yáng)離子單體為原料，在引發(fā)劑和交聯(lián)劑的作用下進(jìn)行交聯(lián)聚合反應(yīng)，得到所述陽(yáng)離子型吸水樹(shù)脂。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所述季銨鹽類陽(yáng)離子單體，其結(jié)構(gòu)通式如式II所示
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的方法，其特征在于所述交聯(lián)劑具有能夠使單體交聯(lián)成為較為緊密的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的陽(yáng)離子型高吸水樹(shù)脂的功能；所述交聯(lián)劑具體為N，N-亞甲基雙丙烯酰胺；所述引發(fā)劑為過(guò)硫酸鉀或過(guò)硫酸銨。
7.根據(jù)權(quán)利要求4-6中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述丙烯酰胺單體、叔胺類陽(yáng)離子單體、季銨鹽類陽(yáng)離子單體的質(zhì)量比依次為(2. 25-4. 25) (2.25-2.55)(3. 50-5. 20)。
8.根據(jù)權(quán)利要求4-7中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述交聯(lián)劑的加入量為三種單體總質(zhì)量的0. 005-0. 08% ;所述引發(fā)劑的加入量為三種單體總質(zhì)量的0. 5-4. 5%。
9.根據(jù)權(quán)利要求4-8中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述交聯(lián)聚合反應(yīng)的反應(yīng)溫度為30-95°C，反應(yīng)時(shí)間為0. 5-3. Oh ;所述交聯(lián)聚合反應(yīng)的反應(yīng)溶劑為水。
10.權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的陽(yáng)離子型吸水樹(shù)脂在農(nóng)林領(lǐng)域中的應(yīng)用或在醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域中的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種陽(yáng)離子型高吸水樹(shù)脂及其制備方法。該高吸水樹(shù)脂通過(guò)引入丙烯酰胺、叔胺類陽(yáng)離子單體和季銨鹽類陽(yáng)離子單體，形成了主要含有陽(yáng)離子基團(tuán)的三維網(wǎng)絡(luò)骨架。制備方法如下將丙烯酰胺、叔胺類單體、季銨鹽類單體、去離子水、交聯(lián)劑、引發(fā)劑溶液按一定比例加入反應(yīng)器中，通入氮?dú)獗Ｗo(hù)，并開(kāi)啟攪拌，加熱升溫至30-95℃，使聚合反應(yīng)進(jìn)行0.5-3.0h，即得。這種陽(yáng)離子型高吸水樹(shù)脂具有較好的吸水性能、抗鹽性能、凝膠強(qiáng)度和重復(fù)吸水性能，最重要的是它有效克服了陰離子型高吸水樹(shù)脂在含有高價(jià)金屬離子的鹽水環(huán)境中容易縮水的缺陷，適合于農(nóng)業(yè)中廣泛的推廣與發(fā)展，也可用于醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域中對(duì)尿液、血液等鹽溶液進(jìn)行吸附。
文檔編號(hào)C08F220/56GK102702425SQ20121016069
公開(kāi)日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月22日
發(fā)明者申鋒, 胡樹(shù)文, 郭雙喜 申請(qǐng)人:中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)