一種蔗髓納米纖維素基復(fù)合保水劑的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種蔗髓納米纖維素基復(fù)合保水劑的制備方法，該方法將榨糖后的蔗渣經(jīng)風(fēng)干后進(jìn)行篩分得到蔗髓原料，對(duì)蔗髓原料進(jìn)行纖維素提取、高強(qiáng)超聲波解離，然后在堿性條件下對(duì)納米纖維素進(jìn)行醚化改性，得到陽離子纖維素醚，利用水溶液聚合方法對(duì)陽離子纖維素醚進(jìn)行接枝共聚／交聯(lián)反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后，繼續(xù)加入納米纖維素進(jìn)行復(fù)合，得到蔗髓納米纖維素基復(fù)合保水劑；該方法制得的保水劑在pH5.5～6.5下對(duì)去離子水、0.1mol/lKCl、0.1mol/lNH4Cl和0.1mol/lKH2PO4有較優(yōu)的吸液值，說明在弱酸性水樣環(huán)境中具有良好的吸液性能和耐鹽能力，可用于酸性土地的荒漠化治理、農(nóng)林業(yè)作物種植、園林綠化等領(lǐng)域。
【專利說明】一種蔗髓納米纖維素基復(fù)合保水劑的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種利用蔗髓薄壁細(xì)胞納米纖維素與其陽離子纖維素接枝共聚物復(fù)合制備耐弱酸性、強(qiáng)耐鹽性的高吸水性材料的工藝技術(shù)，屬于復(fù)合高分子材料【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]保水劑又稱高吸水性樹脂、保濕劑、水凝膠，是具有大量強(qiáng)親水性基團(tuán)(例如，磺酸基、季銨鹽基、羧基、酰胺基、羥基等)的微交聯(lián)高分子化合物。這類物質(zhì)遇到外界來水使可吸收自身重量數(shù)百倍至上千倍的純水，達(dá)到蓄水作用，同時(shí)又能緩慢釋水供土壤、植物利用
[1]。通常在使用的過程中只要分子鏈未被破壞，保水劑具有反復(fù)吸水功能，即吸水一釋水一干燥一再吸水。正是因?yàn)楦叻肿颖Ｋ畡┚哂羞@種吸水供水的交互作用，只要正確使用保水劑可明顯增加土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，降低土壤容量，增加空隙度，抑制過度蒸發(fā)達(dá)到保水效果，減少雨水對(duì)土壤的侵蝕，提高肥料利用率，促進(jìn)種子的出苗及植物生長等作用[2_5]?？梢姡Ｋ畡┰谵r(nóng)林業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐上的應(yīng)用前景廣闊。
[0003]長期以來國內(nèi)外專家學(xué)者一直對(duì)土壤保水劑抱有濃厚的興趣。1969年，美國農(nóng)業(yè)部北方研究所首先研制出淀粉接枝丙烯腈類保水產(chǎn)品，并于70年代中期將其利用于玉米、大豆種子涂層、樹苗移載等方面[6]。1974年,載美國Granprocessingco公司實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)保水劑[6]。隨后日本購買其專利，迅速趕上并超過了美國，成為研發(fā)和工業(yè)化生產(chǎn)保水劑最為迅猛的國家之一，且產(chǎn) 品均處于世界領(lǐng)先地位。進(jìn)入80年代后，韓國、法國、英國、德國、俄羅斯等國也逐步投入大量資金進(jìn)行土壤保水劑的開發(fā)研究[6]。目前近30個(gè)國家已將保水劑廣泛應(yīng)用于農(nóng)、林、園藝等多個(gè)領(lǐng)域。我國對(duì)保水劑開發(fā)與應(yīng)用研究開始于80年代初期，但發(fā)展速度較快。目前已有40多個(gè)單位進(jìn)行研制和開發(fā)，但產(chǎn)品生產(chǎn)還比較落后，總產(chǎn)量低，與國外產(chǎn)品相比，存在相當(dāng)大的差距，因此，國內(nèi)高吸水樹脂產(chǎn)品大都依靠進(jìn)口 [7]。
[0004]然而，從全國總的發(fā)展趨勢來看，保水應(yīng)用技術(shù)推廣的速度還相當(dāng)緩慢，究其原因在于現(xiàn)今保水劑雖種類繁多且特性各異，但沒有形成一套成熟的應(yīng)用技術(shù)規(guī)劃，例如沒有專門針對(duì)不同土壤性質(zhì)的保水劑類型的研究。另外，土壤種植通常需要施肥處理，絕大部分肥料屬于無機(jī)鹽類物質(zhì)，這些鹽類物質(zhì)對(duì)保水劑的吸水溶脹能力影響較大。實(shí)驗(yàn)證明:在水溶液中加入鹽分可明顯降低保水劑吸水量，且鹽濃度越高、陽離子價(jià)態(tài)越高對(duì)保水劑吸水能力降低越大M。因此農(nóng)用保水劑一般需要有很好的耐鹽性或低鹽靈敏性?，F(xiàn)今使用較多的耐鹽性土壤保水劑多為非離子型的丙烯酰胺或含羥基類聚合物，但此類聚合物吸水能力一般；對(duì)于離子型的高吸水性保水為避免遇鹽脫水的現(xiàn)象，通常在其使用的過程中需要避開施肥期，使農(nóng)業(yè)作業(yè)次數(shù)和成本無形增加。
[0005]保水劑根據(jù)原料來源的不同可分為合成型、天然型及半合成型高分子樹脂[9]。面對(duì)石油資源的耗竭以及石化產(chǎn)品過度依賴造成的白色污染等生態(tài)環(huán)境問題，毫無疑問，實(shí)現(xiàn)可生物降解的天然高分子能否部分乃至全部替代不可降解的合成保水劑，實(shí)現(xiàn)可再生資源的可持續(xù)化轉(zhuǎn)化和利用已成為現(xiàn)代農(nóng)林保水劑技術(shù)發(fā)展的趨勢之一。與其它天然高分子相比較，纖維素是自然界中最豐富、廉價(jià)的天然高分子化合物。由于它具有無毒、可再生、來源豐富、可生物降解以及良好的生物相容性與可衍生化等優(yōu)點(diǎn)，纖維素所開發(fā)的功能產(chǎn)品在能源、材料、化工等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。通常提取纖維素的原料均來自植物纖維細(xì)胞，而忽略了植物組織的又一有機(jī)構(gòu)架----薄壁細(xì)胞。此類植物細(xì)胞在非木材原料中所占比例是不容小闕的，例如蔗渣就有約1/3是薄壁細(xì)胞(通常是構(gòu)成蔗髓的主要細(xì)胞成分)，僅云南省一年約有40萬噸的蔗髓資源產(chǎn)生，資源數(shù)量巨大。由于薄壁細(xì)胞壁中纖維素微細(xì)纖維排列的無規(guī)律性，微細(xì)纖維中致密的結(jié)晶體數(shù)量較少，且呈無序分布狀態(tài)等現(xiàn)象，導(dǎo)致了與纖維細(xì)胞相比較，薄壁細(xì)胞具有柔軟可塑，與化學(xué)試劑的反應(yīng)性能較高，比表面積較大等特點(diǎn)。因而，與纖維細(xì)胞纖維素相比較，薄壁細(xì)胞更易最大限度地暴露出游離的羥基，增大反應(yīng)的可及度，提升纖維素的改性程度。因此，對(duì)于制備纖維素基復(fù)合吸水性材料而言，蔗髓薄壁細(xì)胞有其獨(dú)到的優(yōu)勢。
[0006]綜上分析，結(jié)合云南酸性土壤性質(zhì)及其易干旱的氣候特征，本申請(qǐng)?jiān)敿?xì)陳述了一種耐弱酸性、低鹽敏感型蔗髓納米纖維素基高吸水性復(fù)合材料的制備工藝。本申請(qǐng)的提出也可為云南糖紙生產(chǎn)副產(chǎn)物一蔗髓資源的有效利用起到積極的推動(dòng)作用。
[0007]參考文獻(xiàn)
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(4):8-13。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]由 于沒有專門針對(duì)不同性質(zhì)土壤使用的耐鹽性保水樹脂的開發(fā)基礎(chǔ)，迄今為止土壤保水劑未能高效化利用。因此，本發(fā)明提供了一種適用于酸性土壤的蔗髓納米纖維素基高吸水性復(fù)合保水劑的制備方法，該方法利用資源豐富且深度開發(fā)較為薄弱的蔗髓薄壁細(xì)胞作為纖維素初始原料，制備出具有耐弱酸性和對(duì)無機(jī)鹽低靈敏性的纖維素基復(fù)合保水材料，開拓出新型蔗髓薄壁細(xì)胞纖維素的高附加值領(lǐng)域，使蔗渣這種綠色可再生資源得到更加廣泛的應(yīng)用。
[0009]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的采取的工藝技術(shù)方案如下:
①蔗渣經(jīng)風(fēng)干后進(jìn)行篩分處理，得蔗髓原料；
②采用冰醋酸/過氧化氫法對(duì)篩分合格的蔗髓進(jìn)行纖維素提取；
③采用高強(qiáng)超聲波對(duì)蔗髓纖維素進(jìn)行解離，解離物通過離心分離得到納米纖維素，樣品冷凍干燥后備用；
④采用堿性醚化改性手段，使季銨鹽陽離子醚化劑與納米纖維素進(jìn)行醚化反應(yīng)，制備陽離子納米纖維素醚，此樣品用一定濃度的乙醇溶液進(jìn)行反復(fù)沉析、離心分離和洗滌，洗凈樣品冷凍干燥后，備用；
⑤采用水溶液聚合方法對(duì)陽離子納米纖維素醚進(jìn)行接枝共聚/交聯(lián)反應(yīng)，即選用過硫酸鉀作為引發(fā)劑，以N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺為交聯(lián)劑，選用丙烯酰鉀作為單體來與陽離子納米纖維素醚進(jìn)行接枝共聚反應(yīng)，反應(yīng)一段時(shí)間后，在共聚物中繼續(xù)加入納米纖維素、過硫酸銨和N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺進(jìn)行復(fù)合反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后，對(duì)復(fù)合物用無水乙醇進(jìn)行沉析、洗滌、冷凍干燥，得到蔗髓納米纖維素基復(fù)合保水劑，即陽離子纖維素-聚丙烯酰胺共聚物/納米纖維素復(fù)合保水材料。 [0010]本發(fā)明的蔗髓纖維素基復(fù)合高吸水性樹脂的制備方法，具體操作如下:
①蔗髓原料的準(zhǔn)備過程:蔗髓是蔗渣原料中薄壁細(xì)胞和極少量短小纖維素細(xì)胞的部分，所以甘蔗榨完糖后的蔗渣需經(jīng)過篩選得到合格的蔗髓原料，蔗渣經(jīng)過風(fēng)干處理后，其中風(fēng)干原料的水分根據(jù)不同地區(qū)不同季節(jié)空氣濕度不同而不同，一般含水率控制在7~20%的范圍內(nèi)，風(fēng)干物經(jīng)過80~350目的篩子篩選后為蔗髓原料；
②篩選合格原料采用過氧化氫/冰醋酸法提取原料的纖維素，在蔗髓原料中添加過氧化氫與冰醋酸混合液，混勻后在溫度60~100°C處理12~48h后取出樣品，去離子清洗至中性，即得蔗髓薄壁細(xì)胞纖維素，保持纖維素水分含量在50~90%范圍，備用，其中絕干蔗髓在混合液中的質(zhì)量百分比濃度為8~15%，過氧化氫與冰醋酸混合液是質(zhì)量百分比濃度為30~35%的過氧化氫與冰醋酸按體積比為3:1~1:3的比例混合制得；
③制備納米纖維素過程如下:在蔗髓薄壁細(xì)胞纖維素中加入一定量的去離子水，使纖維素的質(zhì)量濃度在0.5~5.0 %范圍，利用高強(qiáng)超聲波發(fā)生器在200~1200?功率下進(jìn)行處理30~300min,超聲后樣品在7000~15000rpm下離心10~20min進(jìn)行固液分離，固體部分用去離子水清洗，在相同的離心力和時(shí)間下再次進(jìn)行分離，清洗和分離過程反復(fù)進(jìn)行3~5次，離心的上清液收集混合后在30~90°C下進(jìn)行旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)處理，濃縮樣冷凍干燥，得納米纖維素，備用；
④制備陽離子納米纖維素醚的過程如下:在干燥后的納米纖維素中加入一定量的去離子水和氫氧化鈉(NaOH)固體，分散均勻，溫度降到室溫后(因NaOH遇水溶解是放熱反應(yīng))繼續(xù)加入一定量的含有醚化劑(2，3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨，GTMAC,或3-氯-2-羥基丙基三甲基氯化銨，CHMAC)的去離子水，再次分散均勻，然后放置于水浴鍋中在35~80°C下反應(yīng)I~10h，其中，醚化劑與絕干纖維素質(zhì)量比為0.10~0.60%，NaOH與醚化劑質(zhì)量比為1:1~10:1,反應(yīng)體系中總含水量與反應(yīng)物總量(包括量絕干納米纖維素、NaOH、醚化劑和體系總水量之和)的質(zhì)量比為15~90% ;醚化反應(yīng)結(jié)束后，樣品轉(zhuǎn)移至燒杯中逐步加入質(zhì)量百分比濃度為80.0~99.9%的乙醇溶液直至出現(xiàn)白色沉淀，說明沉析完畢，用該乙醇溶液洗滌并在7000~15000rpm下離心10~20min，反復(fù)3~5次后，冷凍干燥處理直至物料完全干燥，即得陽離子納米纖維素醚；
⑤陽離子納米纖維素醚-聚丙烯酰胺/納米纖維素復(fù)合凝膠制備過程為:丙烯酰胺單體用量與絕干陽離子納米纖維素醚質(zhì)量比為1:1~15:1，引發(fā)劑過硫酸鉀用量與陽離子納米纖維素醚質(zhì)量比為0.005:1~0.030:1 ;交聯(lián)劑N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺用量與丙烯酰胺單體質(zhì)量之比為0.001:1~0.025:1，反應(yīng)溫度為30~80°C，反應(yīng)時(shí)間為2.0~20.0h,陽離子納米纖維素醚-聚丙烯酰胺共聚和交聯(lián)反應(yīng)完畢后，在反應(yīng)體系中繼續(xù)加入分散完全的含有過硫酸鉀和N，N’ -亞甲基雙丙烯酰胺的納米纖維素水溶液，其中納米纖維素與陽離子納米纖維素醚質(zhì)量比為1.0~20.0%，過硫酸鉀用量與納米纖維素質(zhì)量比為0.005:1~0.030:1，N, N’-亞甲基雙丙烯酰胺用量與納米纖維素質(zhì)量之比為0.005:1~0.025:1，繼續(xù)反應(yīng)2.0~10.0h ;絕干陽離子納米纖維素醚質(zhì)量與反應(yīng)液體總體積之比控制在lg:100ml~lg: 200ml的范圍內(nèi)；整個(gè)反應(yīng)在通氮?dú)馇闆r下進(jìn)行；反應(yīng)完畢后，用無水乙醇對(duì)復(fù)合物反復(fù)沉析、洗滌至完全變?yōu)閜H 6~8白色膠狀物，冷凍干燥后研磨至過60~200目篩，再次冷凍干燥，即得陽離子納米纖維素醚-聚丙烯酰胺/納米纖維素復(fù)合材料，即蔗髓納米纖維素基復(fù)合保水劑。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:以榨糖廢棄物——蔗髓作為纖維素來源，通過高強(qiáng)超聲方式解離出納米纖維素，通過季銨鹽醚化改性制備陽離子納米纖維素醚，繼而利用陽離子納米纖維素醚與丙烯酰胺和N，N’ -亞甲基雙丙烯酰胺進(jìn)行接枝共聚/交聯(lián)反應(yīng)，最后在反應(yīng)體系中繼續(xù)加入上述納米纖維素制備出陽離子納米纖維素醚-聚丙烯酰胺/納米纖維素復(fù)合高吸水性材料。蔗髓納米纖維素基復(fù)合保水劑在弱酸性環(huán)境中具有高吸水保水性能，且對(duì)無機(jī)鹽具有良好的耐受性，可對(duì)酸性土質(zhì)地區(qū)的農(nóng)業(yè)、林業(yè)和園藝等方面發(fā)揮良好的土壤保水作用，具有潛在的應(yīng)用前景。同時(shí)，納米纖維素基復(fù)合保水劑還具備低毒性、良好的生物降解性以及低廉的價(jià)格等優(yōu)勢，是現(xiàn)今主流發(fā)展的一類環(huán)保、綠色的功能保水材料；該納米纖維素基保水樹脂的實(shí)現(xiàn)為蔗髓薄壁細(xì)胞纖維素的功能化開發(fā)提出一條可行性方案，也為甘蔗制糖產(chǎn)業(yè)鏈的延伸和拓展提供新的發(fā)展空間，同時(shí)，彌補(bǔ)了針對(duì)土壤性質(zhì)開發(fā)耐鹽保水廣品的空缺。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明蔗髓納米纖維素TEM圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明，但本發(fā)明保護(hù)范圍不局限于所述內(nèi)容。
[0014]實(shí)施例1:本適用于酸性土壤的蔗髓納米纖維素基復(fù)合保水劑的制備方法，具體操作如下: (I)蔗髓的備料過程
蔗渣經(jīng)過風(fēng)干處理控制水分含量為7%，然后風(fēng)干物經(jīng)過80~100目的篩子篩選后為合格的蔗髓原料。
[0015](2)蔗髓薄壁細(xì)胞纖維素的提取
采用過氧化氫與冰醋酸混合液對(duì)合格蔗髓原料進(jìn)行提取纖維素處理，其中質(zhì)量百分比濃度為30%過氧化氫與冰醋酸按體積比為1:3的比例混合制得過氧化氫與冰醋酸混合液，蔗髓原料在混合液中的質(zhì)量百分比濃度為8 %，然后在60°C下處理48h，反應(yīng)完畢后，物料經(jīng)去離子清洗至中性并風(fēng)干干燥，即得蔗髓薄壁細(xì)胞纖維素。
[0016]具體操作為:稱取21.5g風(fēng)干蔗髓(因?yàn)樵虾繛?%，所以絕干蔗髓為20g)，放入密封罐中，倒入相應(yīng)的57.1ml的30%過氧化氫和171.4ml的冰醋酸混合液(其中因反應(yīng)體系漿濃為8%，所以反應(yīng)體系總液體與固體量為20g/8% =250g，去除體系中風(fēng)干原料的重量21.5g，即為液體量228.5g ;因過氧化氫和冰醋酸體積比為1:3，可得57.1ml的30%過氧化氫和171.4ml的冰醋酸的量；為簡化計(jì)算，設(shè)定液體密度均為lg/cm3。)，密封，設(shè)定溫度為60°C處理48h，反應(yīng)完畢，物料經(jīng)去離子清洗至中性，即得蔗髓纖維素，且保持其水分含量為50%。
[0017](3)蔗髓納米纖維素制備
取IOg蔗髓纖維素中加入990ml的去離子水調(diào)濃至0.5%(因?yàn)檎崴枥w維素的水分含量為50%，所以取IOg上述纖維素相當(dāng)于絕干纖維素5g，其中纖維素中含水量為10g-5g=5g ；因超聲體系濃度為0.5%，所 以超聲總液體與固體量為5g/0.5% =1000ml，去除體系中IOg纖維素及其自帶水的重量，即補(bǔ)加水量為990ml ;為簡化計(jì)算，設(shè)定液體密度均為lg/cm3。)，利用高強(qiáng)超聲波發(fā)生器在200w功率下處理300min,超聲后樣品在7000rpm下離心20min進(jìn)行固液分尚，固體部分再次用去尚子水清洗，在7000rpm下尚心分尚20min,該清洗和分尚過程反復(fù)進(jìn)行3次，離心分離得到的上清液收集混合后在30°C下進(jìn)行旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)處理，濃縮樣冷凍干燥直至物料完全干燥，得納米纖維素。經(jīng)透射電鏡(TEM)統(tǒng)計(jì)得納米纖維素的長度為 306 土 115nm，寬度為 52.3 土 10.6nm。
[0018](4)陽離子納米纖維素醚的制備
將上述納米纖維素中加入一定量的水和固體NaOH藥品，分散均勻，溫度降到室溫后，繼續(xù)加入一定量的含有GTMAC的去離子水，再次分散均勻，然后放置在35°C的水浴鍋中反應(yīng)10h，其中，GTMAC與絕干纖維素質(zhì)量比為0.10%，NaOH與GTMAC質(zhì)量比為1:1，反應(yīng)體系中總含水量與反應(yīng)物總量的質(zhì)量比為15%。
[0019]具體纖維素醚化反應(yīng)步驟:取2g絕干納米纖維素與0.002g NaOH固體藥品及0.2ml的去離子水混合于密封袋中，揉捏均勻，冷卻至室溫后，繼續(xù)加入0.2ml的溶有0.002g GTMAC的去離子水(因體系中總含水量為反應(yīng)物總質(zhì)量的15%，所以體系中加水量為(2g+0.002g+0.002g)*15% /0.75=0.4g，相當(dāng)于0.4ml)，分散均勻，放入水浴鍋中在35°C的下醚化反應(yīng)10h。
[0020]醚化反應(yīng)結(jié)束后，樣品轉(zhuǎn)移至燒杯中逐步加入80.0 %的乙醇溶液直至出現(xiàn)白色沉淀，說明沉析完畢，通過7000rpm下離心20min，反復(fù)用乙醇溶液洗滌沉淀3次后，冷凍干燥處理直至物料完全干燥，即得陽離子納米纖維素醚。
[0021](5)陽離子納米纖維素醚-聚丙烯酰胺/納米纖維素復(fù)合凝膠的制備
在裝有回流冷凝管、機(jī)械攪拌器和N2聯(lián)接管的三口反應(yīng)瓶中加入Ig絕干陽離子納米纖維素醚和Ig丙烯酰胺單體(丙烯酰胺用量與絕干陽離子納米纖維素醚質(zhì)量比為1:1)，加入一定量的去離子水充分溶解反應(yīng)單體及分散陽離子納米纖維素醚，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下將反應(yīng)瓶放入30°C的恒溫水浴中，在充分?jǐn)嚢韬蠹尤?.005g過硫酸鉀和0.0Olg N, N’ -亞甲基雙丙烯酰胺(過硫酸鉀和N，N’ -亞甲基雙丙烯酰胺的用量分別與陽離子納米纖維素醚質(zhì)量比為0.005:1和0.001:1)，同時(shí)加入去離子水，使反應(yīng)液總體積為50ml，反應(yīng)20h ;接枝共聚和交聯(lián)反應(yīng)完畢后，在體系中繼續(xù)加入分散完全的含有0.00005g過硫酸鉀、0.00005g N,N’-亞甲基雙丙烯酰胺、0.01g納米纖維素水溶液(納米纖維素與陽離子納米纖維素醚質(zhì)量比為1.0%，過硫酸鉀用量與納米纖維素質(zhì)量比為0.005:1，N, N’-亞甲基雙丙烯酰胺用量與納米纖維素質(zhì)量之比為0.005:1)，同時(shí)加入去離子水，使反應(yīng)液總體積調(diào)整到100ml，繼續(xù)反應(yīng)2h。
[0022]反應(yīng)完畢后，用無水乙醇對(duì)復(fù)合物反復(fù)沉析、洗滌至完全變?yōu)閜H6白色膠狀物，冷凍干燥后研磨過60~80目篩，再次冷凍干燥，得陽離子納米纖維素醚-聚丙烯酰胺/納米纖維素復(fù)合材料，即蔗髓納米纖維素基復(fù)合保水劑。
[0023](6)蔗髓納米纖維素基復(fù)合保水劑的性狀
稱取一定量的樣品分別置于去離子水、0.lmol/1 KCl、0.lmol/1 NH4Cl和0.1moI/I KH2PO4，待保水劑溶脹平衡后轉(zhuǎn)移至紗布袋中濾去多余水分，稱重，溶脹度(SwellingRatio, SR)為:
SR= (ms-md) / md
式中:ms為保水劑溶脹平衡后的質(zhì)量，g ；md為干燥保水劑的質(zhì)量，g。
[0024]保水劑的吸水溶脹均在pH5.5~6.5上述水環(huán)境體系中測試，即酸性土壤的pH范圍。
[0025]通過上述反應(yīng)所得的蔗髓納米纖維素基復(fù)合保水劑在去離子水、0.lmol/1 KC1、0.lmol/1 NH4Cl 和 0.lmol/1 KH2PO4溶液中的溶脹度分別為 896g/g，429g/g、393g/g和 305g/g，說明在弱酸性水樣環(huán)境中，產(chǎn)物具有良好的吸液溶脹能力；且在不同鹽類水溶液中產(chǎn)物仍具有較高溶脹度，說明產(chǎn)品耐鹽性較強(qiáng)。
[0026]實(shí)施例2:本適用于酸性土壤的蔗髓納米纖維素基復(fù)合保水劑的制備方法，具體操作如下:
(I)蔗髓的備料過程
蔗渣經(jīng)過風(fēng)干處理控制水分含量為10%，然后風(fēng)干物經(jīng)過150~250目的篩子篩選后為合格的蔗髓原料。
[0027](2)蔗髓薄壁細(xì)胞纖維素的提取
采用過氧化氫與冰醋酸混合液對(duì)合格蔗髓原料進(jìn)行提取纖維素處理，其中質(zhì)量百分比濃度為32%過氧化氫與冰醋酸按體積比為1:1的比例混合制得過氧化氫與冰醋酸混合液，蔗髓原料在混合液中的質(zhì)量百分比濃度為10%，然后在80°C下處理36h，反應(yīng)完畢后，物料經(jīng)去離子清洗至中性并風(fēng)干干燥，即得蔗髓薄壁細(xì)胞纖維素。
[0028] 具體操作為:稱取22.2g風(fēng)干蔗髓(因?yàn)樵虾繛?0%，所以絕干蔗髓為20g)，放入密封罐中，倒入相應(yīng)的88.9ml的32%過氧化氫和88.9ml的冰醋酸混合液(其中因反應(yīng)體系漿濃為10%，所以反應(yīng)體系總液體與固體量為20g/10%= 200g，去除體系中風(fēng)干原料的重量22.2g,即為液體量177.8g ;因過氧化氫和冰醋酸體積比為1:1,可得88.9ml的32%過氧化氫和88.9ml的冰醋酸的量；為簡化計(jì)算，設(shè)定液體密度均為lg/cm3。)，密封，設(shè)定溫度為80°C處理36h，反應(yīng)完畢，物料經(jīng)去離子清洗至中性，即得蔗髓纖維素，且保持其水分含量為70%。
[0029](3)蔗髓納米纖維素制備
取16.7g蔗髓纖維素中加入183.3ml的去離子水調(diào)濃至2.5% (因?yàn)檎崴枥w維素的水分含量為70%，所以取16.7g上述纖維素相當(dāng)于絕干纖維素5g，其中纖維素中含水量為16.7g-5g=ll.7g ;因超聲體系濃度為2.5%，所以超聲總液體與固體量為5g/2.5% =200ml,去除體系中16.7g纖維素及其自帶水的重量，即補(bǔ)加水量為183.3ml ;為簡化計(jì)算，設(shè)定液體密度均為lg/cm3。),利用高強(qiáng)超聲波發(fā)生器在800w功率下處理200min,超聲后樣品在1000Orpm下離心15min進(jìn)行固液分離，固體部分再次用去離子水清洗，在1000Orpm下離心分離15min，該清洗和分離過程反復(fù)進(jìn)行4次，離心分離得到的上清液收集混合后在60°C下進(jìn)行旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)處理，濃縮樣冷凍干燥直至物料完全干燥，得納米纖維素。經(jīng)透射電鏡(TEM)統(tǒng)計(jì)得納米纖維素的長度為230±89nm，寬度為26.7±8.6nm，見圖1。
[0030](4)陽離子納米纖 維素醚的制備
將上述納米纖維素中加入一定量的水和固體NaOH藥品，分散均勻，溫度降到室溫后，繼續(xù)加入一定量的含有GTMAC的去離子水，再次分散均勻，然后放置在60°C的水浴鍋中反應(yīng)5h，其中，GTMAC與絕干纖維素質(zhì)量比為0.30%, NaOH與GTMAC質(zhì)量比為5:1，反應(yīng)體系中總含水量與反應(yīng)物總量的質(zhì)量比為50%。
[0031]具體纖維素醚化反應(yīng)步驟:取2g絕干納米纖維素與0.03g NaOH固體藥品及0.68ml的去離子水混合于密封袋中，揉捏均勻，冷卻至室溫后，繼續(xù)加入0.68ml的溶有0.006g GTMAC的去離子水(因體系中總含水量為反應(yīng)物總質(zhì)量的50%，所以體系中加水量為(2g+0.03g+0.006g) *50 % /0.75=1.36g，相當(dāng)于1.36ml),分散均勻，放入水浴鍋中在60°C的下醚化反應(yīng)5h。
[0032]醚化反應(yīng)結(jié)束后，樣品轉(zhuǎn)移至燒杯中逐步加入90.0 %的乙醇溶液直至出現(xiàn)白色沉淀，說明沉析完畢，通過1000Orpm下離心15min，反復(fù)用乙醇溶液洗滌沉淀4次后，冷凍干燥處理直至物料完全干燥，即得陽離子納米纖維素醚。
[0033](5)陽離子納米纖維素醚-聚丙烯酰胺/納米纖維素復(fù)合凝膠的制備
在裝有回流冷凝管、機(jī)械攪拌器和N2聯(lián)接管的三口反應(yīng)瓶中加入Ig絕干陽離子納米纖維素醚和IOg丙烯酰胺單體(丙烯酰胺用量與絕干陽離子納米纖維素醚質(zhì)量比為10:1)，加入一定量的去離子水充分溶解反應(yīng)單體及分散陽離子納米纖維素醚，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下將反應(yīng)瓶放入55°C的恒溫水浴中，在充分?jǐn)嚢韬蠹尤?.020g過硫酸鉀和0.015g N, N’ -亞甲基雙丙烯酰胺(過硫酸鉀和N，N’ -亞甲基雙丙烯酰胺的用量分別與陽離子納米纖維素醚質(zhì)量比為0.020:1和0.015:1),同時(shí)加入去離子水，使反應(yīng)液總體積為75ml，反應(yīng)IOh ;接枝共聚和交聯(lián)反應(yīng)完畢后，在體系中繼續(xù)加入分散完全的含有0.0016g過硫酸鉀、0.0012g N,N’ -亞甲基雙丙烯酰胺、0.0Sg納米纖維素水溶液(納米纖維素與陽離子納米纖維素醚質(zhì)量比為8.0%，過硫酸鉀用量與納米纖維素質(zhì)量比為0.020:1，N, N’-亞甲基雙丙烯酰胺用量與納米纖維素質(zhì)量之比為0.015:1)，同時(shí)加入去離子水，使反應(yīng)液總體積調(diào)整到150ml，繼續(xù)反應(yīng)6h。
[0034]反應(yīng)完畢后，用無水乙醇對(duì)復(fù)合物反復(fù)沉析、洗滌至完全變?yōu)閜H7白色膠狀物，冷凍干燥后研磨過100~150目篩，再次冷凍干燥，得陽離子納米纖維素醚-聚丙烯酰胺/納米纖維素復(fù)合材料，即蔗髓納米纖維素基復(fù)合保水劑。
[0035](6)蔗髓納米纖維素基復(fù)合保水劑的性狀
稱取一定量的樣品分別置于去離子水、0.lmol/1 KCl、0.lmol/1 NH4Cl和0.1moI/I KH2PO4，待保水劑溶脹平衡后轉(zhuǎn)移至紗布袋中濾去多余水分，稱重，溶脹度(SwellingRatio, SR)為:
SR= (ms-md) / md
式中:ms為保水劑溶脹平衡后的質(zhì)量，g ；md為干燥保水劑的質(zhì)量，g。
[0036]保水劑的吸水溶脹均在pH5.5~6.5上述水環(huán)境體系中測試，即酸性土壤的pH范圍。
[0037]通過上述反應(yīng)所得的蔗髓納米纖維素基復(fù)合保水劑在去離子水、0.lmol/1 KC1、
0.lmol/1 NH4Cl 和 0.lmol/1 KH2PO4 溶液中的溶脹度分別為 1287g/g，885g/g、763g/g 和710g/g，說明在弱酸性水樣環(huán)境中，產(chǎn)物具有良好的吸液溶脹能力；且在不同鹽類水溶液中產(chǎn)物仍具有較高溶脹度，說明產(chǎn)品耐鹽性較強(qiáng)。
[0038]實(shí)施例3:適用于酸性土壤的蔗髓納米纖維素基復(fù)合保水劑的制備方法，具體操作如下:
(I)蔗髓的備料過 程
蔗渣經(jīng)過風(fēng)干處理控制水分含量為20%，然后風(fēng)干物經(jīng)過300~350目的篩子篩選后為合格的蔗髓原料。
[0039](2)蔗髓薄壁細(xì)胞纖維素的提取
采用過氧化氫與冰醋酸混合液對(duì)合格蔗髓原料進(jìn)行提取纖維素處理，其中質(zhì)量百分比濃度為35%過氧化氫與冰醋酸按體積比為3:1的比例混合制得過氧化氫與冰醋酸混合液，蔗髓原料在混合液中的質(zhì)量百分比濃度為15%，然后在100°C下處理12h，反應(yīng)完畢后，物料經(jīng)去離子清洗至中性并風(fēng)干干燥，即得蔗髓薄壁細(xì)胞纖維素。
[0040]具體操作為:稱取25g風(fēng)干蔗髓(因?yàn)樵虾繛?0%，所以絕干蔗髓為20g)，放入密封罐中，倒入相應(yīng)的81.2ml的35%過氧化氫和27.1ml的冰醋酸混合液(其中因反應(yīng)體系漿濃為15%，所以反應(yīng)體系總液體與固體量為20g/15%= 133.3g，去除體系中風(fēng)干原料的重量25g，即為液體量108.3g ;因過氧化氫和冰醋酸體積比為3:1，可得81.2ml的35%過氧化氫和27.1ml的冰醋酸的量；為簡化計(jì)算，設(shè)定液體密度均為lg/cm3。)，密封，設(shè)定溫度為100°C處理12h，反應(yīng)完畢，物料經(jīng)去離子清洗至中性，即得蔗髓纖維素，且保持其水分含量為90%。
[0041](3)蔗髓納米纖維素制備
取50g蔗髓纖維素中加入50.0ml的去離子水調(diào)濃至5.0 % (因?yàn)檎崴枥w維素的水分含量為90%，所以取50.0g上述纖維素相當(dāng)于絕干纖維素5g，其中纖維素中含水量為50.0g-5g=45.0g ;因超聲體系濃度為5.0%，所以超聲總液體與固體量為5g/5.0% =100mL,去除體系中50.0g纖維素及其自帶水的重量，即補(bǔ)加水量為50.0ml ;為簡化計(jì)算，設(shè)定液體密度均為lg/cm3。),利用高強(qiáng)超聲波發(fā)生器在1200w功率下處理30min,超聲后樣品在15000rpm下離心10min進(jìn)行固液分離，固體部分再次用去離子水清洗，在15000rpm下離心分離lOmin，該清洗和分離過程反復(fù)進(jìn)行5次，離心分離得到的上清液收集混合后在90°C下進(jìn)行旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)處理，濃縮樣冷凍干燥直至物料完全干燥，得納米纖維素。經(jīng)透射電鏡(TEM)統(tǒng)計(jì)得納米纖維素的長度為113±27nm，寬度為11.2±2.5nm。
[0042](4)陽離子納米纖維素醚的制備
將上述納米纖維素中加入一定量的水和固體NaOH藥品，分散均勻，溫度降到室溫后，繼續(xù)加入一定量的含有GTMAC的去離子水，再次分散均勻，然后放置在80°C的水浴鍋中反應(yīng)lh，其中，GTMAC與絕干纖維素質(zhì)量比為0.60%，NaOH與GTMAC質(zhì)量比為10:1，反應(yīng)體系中總含水量與反應(yīng)物總量的質(zhì)量比為90%。
[0043]具體纖維素醚化反應(yīng)步驟:取2g絕干納米纖維素與0.12g NaOH固體藥品及
1.28ml的去離子水混合于密封袋中，揉捏均勻，冷卻至室溫后，繼續(xù)加入1.28ml的溶有0.012g GTMAC的去離子水(因體系中總含水量為反應(yīng)物總質(zhì)量的90%，所以體系中加水量為(2g+0.12g+0.012g) *90 % /0.75=2.56g，相當(dāng)于2.56ml),分散均勻，放入水浴鍋中在80°C的下醚化反應(yīng)Ih。
[0044]醚化反應(yīng)結(jié)束后，樣品轉(zhuǎn)移至燒杯中逐步加入99.9%的乙醇溶液直至出現(xiàn)白色沉淀，說明沉析完畢，通過15000rpm下離心10min，反復(fù)用乙醇溶液洗滌沉淀5次后，冷凍干燥處理直至物料完全干燥，即得陽離子納米纖維素醚。
[0045](5)陽離子納米纖維素醚-聚丙烯酰胺/納米纖維素復(fù)合凝膠的制備
在裝有回流冷凝管、機(jī)械攪拌器和N2聯(lián)接管的三口反應(yīng)瓶中加入Ig絕干陽離子納米纖維素醚和15g丙烯酰胺單體(丙烯酰胺用量與絕干陽離子納米纖維素醚質(zhì)量比為15:1)，加入一定量的去離子水充分溶解反應(yīng)單體及分散陽離子納米纖維素醚，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下將反應(yīng)瓶放入80°C的恒溫水浴中，在充分?jǐn)嚢韬蠹尤?.030g過硫酸鉀和0.025g N, N’ -亞甲基雙丙烯酰胺(過硫酸鉀和N，N’ -亞甲基雙丙烯酰胺的用量分別與陽離子納米纖維素醚質(zhì)量比為0.030:1和0.025:1)，同時(shí)加入去離子水，使反應(yīng)液總體積為100ml，反應(yīng)2h ;接枝共聚和交聯(lián)反應(yīng)完畢后，在體系中繼續(xù)加入分散完全的含有0.006g過硫酸鉀、0.005g N,N’ -亞甲基雙丙烯酰胺、0.20g納米纖維素水溶液(納米纖維素與陽離子納米纖維素醚質(zhì)量比為20.0%，過硫酸鉀用量與納米纖維素質(zhì)量比為0.030:1,N, N’-亞甲基雙丙烯酰胺用量與納米纖維素質(zhì)量之比為0.025:1),同時(shí)加入去離子水，使反應(yīng)液總體積調(diào)整到200ml，繼續(xù)反應(yīng)10h。
[0046]反應(yīng)完畢后，用無水乙醇對(duì)復(fù)合物反復(fù)沉析、洗滌至完全變?yōu)閜H8白色膠狀物，冷凍干燥后研磨過150~200目篩，再次冷凍干燥，得陽離子納米纖維素醚-聚丙烯酰胺/納米纖維素復(fù)合材料，即蔗髓納米纖維素基復(fù)合保水劑。
[0047](6)蔗髓納米纖維素基復(fù)合保水劑的性狀
稱取一定量的樣品分別置于去離子水、0.lmol/1 KCl、0.lmol/1 NH4Cl和0.1moI/I KH2PO4，待保水劑溶脹平衡后轉(zhuǎn)移至紗布袋中濾去多余水分，稱重，溶脹度(SwellingRatio, SR)為:
SR= (ms-md) / md
式中:ms為保水劑溶脹平衡后的質(zhì)量，g ；md為干燥保水劑的質(zhì)量，g。
[0048]保水劑的吸水溶脹均在pH5.5~6.5上述水環(huán)境體系中測試，即酸性土壤的pH范圍。
[0049]通 過上述反應(yīng)所得的蔗髓納米纖維素基復(fù)合保水劑在去離子水、0.lmol/1 KC1、0.lmol/1 NH4Cl 和 0.lmol/1 KH2PO4 溶液中的溶脹度分別為 1005g/g，525g/g、500g/g 和482g/g，說明在弱酸性水樣環(huán)境中，產(chǎn)物具有良好的吸液溶脹能力；且在不同鹽類水溶液中產(chǎn)物仍具有較高溶脹度，說明產(chǎn)品耐鹽性較強(qiáng)。
[0050]實(shí)施例4:適用于酸性土壤的蔗髓納米纖維素基復(fù)合保水劑的制備方法，具體操作如下:
(I)蔗髓的備料過程
蔗渣經(jīng)過風(fēng)干處理控制水分含量為15%，然后風(fēng)干物經(jīng)過100~200目的篩子篩選后為合格的蔗髓原料。
[0051](2)蔗髓薄壁細(xì)胞纖維素的提取
采用過氧化氫與冰醋酸混合液對(duì)合格蔗髓原料進(jìn)行提取纖維素處理，其中質(zhì)量百分比濃度為32%過氧化氫與冰醋酸按體積比為1:1的比例混合制得過氧化氫與冰醋酸混合液，蔗髓原料在混合液中的質(zhì)量百分比濃度為10%，然后在70°C下處理40h，反應(yīng)完畢后，物料經(jīng)去離子清洗至中性并風(fēng)干干燥，即得蔗髓薄壁細(xì)胞纖維素。 [0052]具體操作為:稱取26.7g風(fēng)干蔗髓(因?yàn)樵虾繛?5%，所以絕干蔗髓為20g)，放入密封罐中，倒入相應(yīng)的86.7ml的32%過氧化氫和86.7ml的冰醋酸混合液(其中因反應(yīng)體系漿濃為10%，所以反應(yīng)體系總液體與固體量為20g/10%= 200g，去除體系中風(fēng)干原料的重量26.1g,即為液體量173.3g ;因過氧化氫和冰醋酸體積比為1:1,可得86.7ml的32%過氧化氫和86.7ml的冰醋酸的量；為簡化計(jì)算，設(shè)定液體密度均為lg/cm3。)，密封，設(shè)定溫度為70°C處理40h，反應(yīng)完畢，物料經(jīng)去離子清洗至中性，即得蔗髓纖維素，且保持其水分含量為60%。
[0053](3)蔗髓納米纖維素制備
取12.5g蔗髓纖維素中加入154.2ml的去離子水調(diào)濃至3.0 % (因?yàn)檎崴枥w維素的水分含量為60%，所以取12.5g上述纖維素相當(dāng)于絕干纖維素5g，其中纖維素中含水量為12.5g-5g=7.5g;因超聲體系濃度為2.5%，所以超聲總液體與固體量為5g/3.0 %=166.7ml,去除體系中12.5g纖維素及其自帶水的重量，即補(bǔ)加水量為154.2ml ;為簡化計(jì)算，設(shè)定液體密度均為I g/cm3。)，利用高強(qiáng)超聲波發(fā)生器在800w功率下處理200min，超聲后樣品在1000Orpm下離心15min進(jìn)行固液分離，固體部分再次用去離子水清洗,在1000Orpm下離心分離15min,該清洗和分離過程反復(fù)進(jìn)行4次,離心分離得到的上清液收集混合后在70°C下進(jìn)行旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)處理，濃縮樣冷凍干燥直至物料完全干燥，得納米纖維素。經(jīng)透射電鏡(TEM)統(tǒng)計(jì)得納米纖維素的長度為230±89nm，寬度為26.7 ±8.6nm。
[0054](4)陽離子納米纖維素醚的制備
將上述納米纖維素中加入一定量的水和固體NaOH藥品，分散均勻，溫度降到室溫后，繼續(xù)加入一定量的含有CHMAC的去離子水，再次分散均勻，然后放置在50°C的水浴鍋中反應(yīng)6.5h，其中，CHMAC與絕干纖維素質(zhì)量比為0.40%，NaOH與CHMAC質(zhì)量比為6:1，反應(yīng)體系中總含水量與反應(yīng)物總量的質(zhì)量比為40%。
[0055]具體纖維素醚化反應(yīng)步驟:取2g絕干納米纖維素與0.048g NaOH固體藥品及
0.55ml的去離子水混合于密封袋中，揉捏均勻，冷卻至室溫后，繼續(xù)加入0.55ml的溶有
0.008g CHMAC的去離子水(因體系中總含水量為反應(yīng)物總質(zhì)量的40%，所以體系中加水量為(2g+0.048g+0.008g)*40% /0.75=1.lg，相當(dāng)于1.1ml )，分散均勻，放入水浴鍋中在50°C的下醚化反應(yīng)6.5h。[0056]醚化反應(yīng)結(jié)束后，樣品轉(zhuǎn)移至燒杯中逐步加入90.0%的乙醇溶液直至出現(xiàn)白色沉淀，說明沉析完畢，通過1000Orpm下離心15min，反復(fù)用乙醇溶液洗滌沉淀4次后，冷凍干燥處理直至物料完全干燥，即得陽離子納米纖維素醚。
[0057](5)陽離子納米纖維素醚-聚丙烯酰胺/納米纖維素復(fù)合凝膠的制備
在裝有回流冷凝管、機(jī)械攪拌器和N2聯(lián)接管的三口反應(yīng)瓶中加入Ig絕干陽離子納米纖維素醚和Sg丙烯酰胺單體(丙烯酰胺用量與絕干陽離子納米纖維素醚質(zhì)量比為8:1)，加入一定量的去離子水充分溶解反應(yīng)單體及分散陽離子納米纖維素醚，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下將反應(yīng)瓶放入60°C的恒溫水浴中，在充分?jǐn)嚢韬蠹尤?.015g過硫酸鉀和0.01Og N, N’ -亞甲基雙丙烯酰胺(過硫酸鉀和N，N’ -亞甲基雙丙烯酰胺的用量分別與陽離子納米纖維素醚質(zhì)量比為0.015:1和0.010:1),同時(shí)加入去離子水，使反應(yīng)液總體積為60ml，反應(yīng)9h ;接枝共聚和交聯(lián)反應(yīng)完畢后，在體系中繼續(xù)加入分散完全的含有0.0Olg過硫酸鉀、0.0006g N, N’-亞甲基雙丙烯酰胺、0.05g納米纖維素水溶液(納米纖維素與陽離子納米纖維素醚質(zhì)量比為5.0%，過硫酸鉀用量與納米纖維素質(zhì)量比為0.020:1，N, N’-亞甲基雙丙烯酰胺用量與納米纖維素質(zhì)量之比為0.012:1)，同時(shí)加入去離子水，使反應(yīng)液總體積調(diào)整到120ml，繼續(xù)反應(yīng)5h。
[0058]反應(yīng)完畢后，用無水乙醇對(duì)復(fù)合物反復(fù)沉析、洗滌至完全變?yōu)閜H7白色膠狀物，冷凍干燥后研磨過100~150目篩，再次冷凍干燥，得陽離子納米纖維素醚-聚丙烯酰胺/納米纖維素復(fù)合材料，即蔗髓納米纖維素基復(fù)合保水劑。
[0059](6)蔗髓納米纖維素基復(fù)合保水劑的性狀
稱取一定量的樣品分別置于去離子水、0.lmol/1 KCl、0.lmol/1 NH4Cl和0.1moI/I KH2PO4，待保水劑溶脹平衡后轉(zhuǎn)移至紗布袋中濾去多余水分，稱重，溶脹度(SwellingRatio, SR)為:
SR= (ms-md) / md
式中:ms為保水劑溶脹平衡后的質(zhì)量，g ；md為干燥保水劑的質(zhì)量，g。
[0060]保水劑的吸水溶脹均在pH5.5~6.5上述水環(huán)境體系中測試，即酸性土壤的pH范圍。 [0061]通過上述反應(yīng)所得的蔗髓納米纖維素基復(fù)合保水劑在去離子水、0.lmol/1 KC1、
0.lmol/1 NH4Cl 和 0.lmol/1 KH2PO4 溶液中的溶脹度分別為 1194g/g，667g/g、768g/g 和703g/g，說明在弱酸性水樣環(huán)境中，產(chǎn)物具有良好的吸液溶脹能力；且在不同鹽類水溶液中產(chǎn)物仍具有較高溶脹度，說明產(chǎn)品耐鹽性較強(qiáng)。
【權(quán)利要求】
1.一種蔗髓納米纖維素基復(fù)合保水劑的制備方法，其特征在于按如下步驟進(jìn)行: ①蔗渣經(jīng)風(fēng)干干燥后進(jìn)行篩分備料，原料采用冰醋酸/過氧化氫法提取蔗髓纖維素，繼而利用高強(qiáng)超聲波對(duì)蔗髓纖維素進(jìn)行解離處理，得到納米纖維素； ②采用季銨鹽陽離子醚化劑對(duì)納米纖維素進(jìn)行堿性醚化改性，樣品用乙醇溶液進(jìn)行反復(fù)沉析、離心分離和洗滌，冷凍干燥，得到陽離子納米纖維素醚； ③采用水溶液聚合方法對(duì)陽離子納米纖維素醚進(jìn)行接枝共聚/交聯(lián)反應(yīng)，即選用過硫酸鉀作為引發(fā)劑，以N，N’-亞甲基雙丙 烯酰胺為交聯(lián)劑，同時(shí)選用丙烯酰胺作為單體來完成，上述反應(yīng)結(jié)束后，在反應(yīng)體系中繼續(xù)加入納米纖維素、過硫酸銨和N，N’ -亞甲基雙丙烯酰胺進(jìn)行復(fù)合，得到陽離子纖維素-聚丙烯酰胺共聚物/納米纖維素復(fù)合保水材料，對(duì)復(fù)合物用無水乙醇進(jìn)行沉析、洗滌、冷凍干燥，得到蔗髓納米纖維素基復(fù)合保水劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蔗髓納米纖維素基復(fù)合保水劑的制備方法，其特征在于具體操作如下: ①將風(fēng)干處理后的甘蔗渣經(jīng)過80~350目的篩子篩選后為蔗髓原料； ②蔗髓原料采用過氧化氫/冰醋酸法提取原料的纖維素，在蔗髓原料中添加過氧化氫與冰醋酸混合液，混勻后在溫度60~100°C處理12~48h后取出樣品，去離子清洗至中性，干燥，即得蔗髓薄壁細(xì)胞纖維素，保持纖維素水分含量在50~90%，備用，其中絕干蔗髓在混合液中的質(zhì)量百分比濃度為8~15%，過氧化氫與冰醋酸混合液是質(zhì)量百分比濃度為30~35%的過氧化氫與冰醋酸按體積比為3:1~1:3的比例混合制得； ③蔗髓薄壁細(xì)胞纖維素利用高強(qiáng)超聲波進(jìn)行解離處理，其中纖維素處理濃度為0.5~.5.0%,超聲功率為200~1200w，超聲時(shí)間為30~300min，超聲后樣品在7000~15000rpm下離心10~20min進(jìn)行固液分離，固體部分用去離子水清洗，在相同的離心力和時(shí)間下再次進(jìn)行分離，清洗和分離過程反復(fù)進(jìn)行3~5次，離心的上清液收集合并后在30~90°C下進(jìn)行旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)處理，濃縮樣冷凍干燥，得納米纖維素； ④在干燥后的納米纖維素中加入去離子水和氫氧化鈉固體，分散均勻，溫度降到室溫后，繼續(xù)加入含有醚化劑的去離子水，再次分散均勻，放置于35~80°C水浴鍋中反應(yīng)I~.10h，其中，醚化劑與絕干纖維素質(zhì)量比為0.10~0.60%, NaOH與醚化劑質(zhì)量比為1:1~.10:1，反應(yīng)體系中總含水量與絕干納米纖維素、NaOH、醚化劑和體系總水量之和的質(zhì)量比為.15~90 %，反應(yīng)結(jié)束后，用質(zhì)量百分比濃度為80.0~99.9 %的乙醇溶液沉析樣品直至出現(xiàn)白色沉淀，用該乙醇溶液洗漆并在7000~15000rpm下離心10~20min,反復(fù)3~5次后，冷凍干燥處理直至物料完全干燥，即得陽離子納米纖維素醚； ⑤陽離子納米纖維素醚通過水溶液接枝共聚方法制得陽離子纖維素醚共聚丙烯酰胺網(wǎng)絡(luò)體，按丙烯酰胺單體與絕干陽離子納米纖維素醚質(zhì)量比為1:1~15:1，引發(fā)劑過硫酸鉀與陽離子納米纖維素醚質(zhì)量比為0.005:1~0.030:1，交聯(lián)劑N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺與丙烯酰胺單體質(zhì)量比為0.001:1~0.025:1的比例制備反應(yīng)體系，反應(yīng)溫度為30~80°C，反應(yīng)時(shí)間為2.0~20.0h，反應(yīng)完畢后，在反應(yīng)體系中繼續(xù)加入分散完全的含有過硫酸鉀和N, N’ -亞甲基雙丙烯酰胺的納米纖維素水溶液，其中納米纖維素與陽離子納米纖維素醚質(zhì)量比為1.0~20.0%，過硫酸鉀與納米纖維素質(zhì)量比為0.005:1~0.030:1，N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺與納米纖維素質(zhì)量之比為0.005:1~0.025:1，繼續(xù)反應(yīng)2.0~10.0h，絕干陽離子納米纖維素醚質(zhì)量與反應(yīng)液體總體積之比lg:100ml~lg:200ml,在通氮?dú)鈼l件下進(jìn)行整個(gè)反應(yīng)，反應(yīng)完畢后，用無水乙醇對(duì)產(chǎn)物反復(fù)沉析、洗滌至PH6~8，冷凍干燥后研磨至過60~200目篩，再次冷凍干燥，密封，得到陽離子納米纖維素醚-聚丙烯酰胺/納米纖維素復(fù)合材料，即蔗髓納米纖維素基復(fù)合保水劑；所述醚化劑為2 ，3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨或3-氯-2-羥基丙基三甲基氯化銨。
【文檔編號(hào)】C08J3/24GK104004521SQ201410205286
【公開日】2014年8月27日 申請(qǐng)日期:2014年5月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月15日
【發(fā)明者】高欣, 張恒, 陳克利 申請(qǐng)人:昆明理工大學(xué)