本發(fā)明涉及一種纖維素基吸水樹脂的制備方法，屬于高分子材料領域。

背景技術：

高吸水樹脂是一種新型功能高分子材料，具有親水基團、能大量吸收水分而溶脹又能保持住水分不外流的合成樹脂，如淀粉接枝丙烯酸鹽類、接枝丙烯酰胺、高取代度交聯(lián)羧甲基纖維素、交聯(lián)羧甲基纖維素接枝丙烯酰胺、交聯(lián)型羥乙基纖維素接枝丙烯酰胺聚合物等，一般作為醫(yī)用材料，如尿布、衛(wèi)生巾等，工業(yè)上亦用作堵漏材料。

常使用的合成系高吸水保水樹脂的原料為石油，存在原料依賴，不可再生，生產(chǎn)成本高，不可生物降解等問題，使其應用前景受限制。天然纖維素由于其多羥基的分子結構，具有優(yōu)良的親水性和可生物降解性，因此利用纖維素類廢棄物制備高吸水保水樹脂已成為研究熱點。

常用的纖維基高吸水樹脂的制備方法為超聲輻照法，超聲輻照法是將同樣比例的羧甲基纖維素和去離子水在燒杯中混合均勻，放入超聲波清洗器中，在超聲的作用下使其溶解；室溫下，將相同比例的其他物料加到改性纖維素溶液中攪勻后，用保鮮膜封住燒杯口，放入超聲波清洗器中，固定超聲波功率至凝膠產(chǎn)生，凝膠剪碎，用乙醇洗滌，待用；最后置于70℃下恒溫烘箱中，得到淡黃色固體產(chǎn)品，即為纖維素基吸水樹脂。但制成的吸水樹脂接枝共聚的孔徑較大，吸水速率比較快，但保水能力較差，并且環(huán)境溫度越高，下降越明顯，且耐鹽性能差。

因此，亟待開發(fā)一種保水能力和耐鹽性能好的纖維素基吸水樹脂具有必要的意義。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術問題：針對傳統(tǒng)纖維素基吸水樹脂保水能力差、耐鹽性能差的弊端，提供了一種纖維素基吸水樹脂的制備方法。

為解決上述技術問題，本發(fā)明采用如下所述的技術方案是：

（1）取30～40g纖維素、5～8ml乙二胺和100～200ml質量分數(shù)為25%氧化劑溶液，在70～80℃反應1～2h后過濾，得到濾渣；

（2）將濾渣、15～20gn-乙烯基吡咯烷酮和100～200ml溶劑混合后，再加入0.1～0.3g引發(fā)劑和0.3～0.5g交聯(lián)劑，在120～130℃下反應2～3h后過濾，得到濾餅；

（3）將濾餅、10～15g一氯乙酸和150～200ml水混合后，在60～70℃攪拌反應1～2h，得到產(chǎn)物，將產(chǎn)物濃縮，得到濃縮液；

（4）將濃縮液和200～300ml二氯亞砜，在120～130℃反應2～3h后，再加入15～20g硝基胍，并升溫至140～150℃，繼續(xù)反應1～2h后旋蒸濃縮至干，得到干燥物，即纖維素基吸水樹脂。

所述的氧化劑為高碘酸鈉。

所述的溶劑為無水乙醇、甲苯、乙醚中的一種或幾種。

所述的引發(fā)劑為過硫酸鉀、過氧化月桂酰、偶氮二異丁腈中的一種或幾種。

所述的交聯(lián)劑為過氧化二異丙苯、過氧化苯甲酰中的一種或兩種。

本發(fā)明與其他方法相比，有益技術效果是：

本發(fā)明通過乙二胺和高碘酸鈉對纖維素進行氧化處理可降低纖維素的結晶度，使纖維素內(nèi)部的羥基暴露出來，同時將部分羥基氧化成羧基和醛基，然后再與n-乙烯基吡咯烷酮進行接枝，向纖維素中引入呈五元環(huán)結構的內(nèi)酰胺基團，酰胺基團對金屬鹽的侵入不敏感，同時五元環(huán)還可抑制酰胺基團的水解，從而提高纖維吸水樹脂的耐高溫抗鹽性，并且酰胺基團的引入可增加纖維素中的親水基團，提高纖維素的保水性能，然后將纖維素進行羧甲基化，增加纖維素的羧基，再經(jīng)?；笈c硝基胍反應，從而向纖維素中引入硝基、氨基和酰胺基，使纖維素基吸水樹脂中含有更多的親水性基團，從而具有更強的保水性，且纖維素吸水樹脂中羥基、酰胺基等非離子型親水基團的引入，使樹脂能夠迅速吸水，樹脂分子網(wǎng)絡電離成離子對，離子間電荷的相互作用使樹脂高分子網(wǎng)束張展，同時產(chǎn)生較大的滲透壓，進而加快樹脂的吸水速度和保水能力，同時還可提高樹脂的耐鹽性。

具體實施方式

取30～40g纖維素、5～8ml乙二胺和100～200ml質量分數(shù)為25%氧化劑溶液加入到燒杯中，并將燒杯置于水浴鍋中，控制水浴溫度為70～80℃，攪拌反應1～2h后過濾，得到濾渣，將濾渣、15～20gn-乙烯基吡咯烷酮和100～200ml溶劑加入到帶有溫度計和回流裝置的三口燒瓶中，并將三口燒瓶移入數(shù)顯測速恒溫磁力攪拌器中，于溫度為120～130℃，轉速為200～300r/min條件下攪拌混合10～15min后，再向三口燒瓶中加入0.1～0.3g引發(fā)劑和0.3～0.5g交聯(lián)劑，保溫反應2～3h后過濾，得到濾餅，將濾餅、10～15g一氯乙酸和150～200ml水加入到帶有溫度計和回流裝置的三口燒瓶中，再將三口燒瓶置于水浴鍋中，控制水浴溫度為60～70℃，攪拌反應1～2h后，得到產(chǎn)物，將產(chǎn)物倒入旋轉蒸發(fā)儀中，旋蒸濃縮25～30min，得到濃縮液，將濃縮液和200～300ml二氯亞砜加入到三口燒瓶中，將三口燒瓶移入油浴鍋中，控制油浴溫度為120～130℃，攪拌反應2～3h后，再向三口燒瓶中加入15～20g硝基胍，并升溫至140～150℃，攪拌反應1～2h，反應結束后，得到改性纖維素混合液，將改性纖維素混合液移入旋轉蒸發(fā)儀中，旋蒸濃縮至干，得到干燥物，即纖維素基吸水樹脂。所述的氧化劑為高碘酸鈉。所述的溶劑為無水乙醇、甲苯、乙醚中的一種或幾種。所述的引發(fā)劑為過硫酸鉀、過氧化月桂酰、偶氮二異丁腈中的一種或幾種。所述的交聯(lián)劑為過氧化二異丙苯、過氧化苯甲酰中的一種或兩種。

實例1

取30g纖維素、5ml乙二胺和100ml質量分數(shù)為25%氧化劑溶液加入到燒杯中，并將燒杯置于水浴鍋中，控制水浴溫度為70℃，攪拌反應1h后過濾，得到濾渣，將濾渣、15gn-乙烯基吡咯烷酮和100ml溶劑加入到帶有溫度計和回流裝置的三口燒瓶中，并將三口燒瓶移入數(shù)顯測速恒溫磁力攪拌器中，于溫度為120℃，轉速為200r/min條件下攪拌混合10min后，再向三口燒瓶中加入0.1g引發(fā)劑和0.3g交聯(lián)劑，保溫反應2h后過濾，得到濾餅，將濾餅、10g一氯乙酸和150ml水加入到帶有溫度計和回流裝置的三口燒瓶中，再將三口燒瓶置于水浴鍋中，控制水浴溫度為60℃，攪拌反應1h后，得到產(chǎn)物，將產(chǎn)物倒入旋轉蒸發(fā)儀中，旋蒸濃縮25min，得到濃縮液，將濃縮液和200ml二氯亞砜加入到三口燒瓶中，將三口燒瓶移入油浴鍋中，控制油浴溫度為120℃，攪拌反應2h后，再向三口燒瓶中加入15g硝基胍，并升溫至140℃，攪拌反應1h，反應結束后，得到改性纖維素混合液，將改性纖維素混合液移入旋轉蒸發(fā)儀中，旋蒸濃縮至干，得到干燥物，即纖維素基吸水樹脂。所述的氧化劑為高碘酸鈉。所述的溶劑為無水乙醇。所述的引發(fā)劑為過硫酸鉀。所述的交聯(lián)劑為過氧化二異丙苯。

實例2

取35g纖維素、7ml乙二胺和150ml質量分數(shù)為25%氧化劑溶液加入到燒杯中，并將燒杯置于水浴鍋中，控制水浴溫度為75℃，攪拌反應2h后過濾，得到濾渣，將濾渣、18gn-乙烯基吡咯烷酮和150ml溶劑加入到帶有溫度計和回流裝置的三口燒瓶中，并將三口燒瓶移入數(shù)顯測速恒溫磁力攪拌器中，于溫度為125℃，轉速為250r/min條件下攪拌混合13min后，再向三口燒瓶中加入0.2g引發(fā)劑和0.4g交聯(lián)劑，保溫反應3h后過濾，得到濾餅，將濾餅、13g一氯乙酸和180ml水加入到帶有溫度計和回流裝置的三口燒瓶中，再將三口燒瓶置于水浴鍋中，控制水浴溫度為65℃，攪拌反應2h后，得到產(chǎn)物，將產(chǎn)物倒入旋轉蒸發(fā)儀中，旋蒸濃縮28min，得到濃縮液，將濃縮液和250ml二氯亞砜加入到三口燒瓶中，將三口燒瓶移入油浴鍋中，控制油浴溫度為125℃，攪拌反應3h后，再向三口燒瓶中加入18g硝基胍，并升溫至145℃，攪拌反應2h，反應結束后，得到改性纖維素混合液，將改性纖維素混合液移入旋轉蒸發(fā)儀中，旋蒸濃縮至干，得到干燥物，即纖維素基吸水樹脂。所述的氧化劑為高碘酸鈉。所述的溶劑為甲苯。所述的引發(fā)劑為過氧化月桂酰。所述的交聯(lián)劑為過氧化苯甲酰。

實例3

取40g纖維素、8ml乙二胺和200ml質量分數(shù)為25%氧化劑溶液加入到燒杯中，并將燒杯置于水浴鍋中，控制水浴溫度為80℃，攪拌反應2h后過濾，得到濾渣，將濾渣、20gn-乙烯基吡咯烷酮和200ml溶劑加入到帶有溫度計和回流裝置的三口燒瓶中，并將三口燒瓶移入數(shù)顯測速恒溫磁力攪拌器中，于溫度為130℃，轉速為300r/min條件下攪拌混合15min后，再向三口燒瓶中加入0.3g引發(fā)劑和0.5g交聯(lián)劑，保溫反應3h后過濾，得到濾餅，將濾餅、15g一氯乙酸和200ml水加入到帶有溫度計和回流裝置的三口燒瓶中，再將三口燒瓶置于水浴鍋中，控制水浴溫度為70℃，攪拌反應2h后，得到產(chǎn)物，將產(chǎn)物倒入旋轉蒸發(fā)儀中，旋蒸濃縮30min，得到濃縮液，將濃縮液和300ml二氯亞砜加入到三口燒瓶中，將三口燒瓶移入油浴鍋中，控制油浴溫度為130℃，攪拌反應3h后，再向三口燒瓶中加入20g硝基胍，并升溫至150℃，攪拌反應2h，反應結束后，得到改性纖維素混合液，將改性纖維素混合液移入旋轉蒸發(fā)儀中，旋蒸濃縮至干，得到干燥物，即纖維素基吸水樹脂。所述的氧化劑為高碘酸鈉。所述的溶劑為乙醚。所述的引發(fā)劑為偶氮二異丁腈。所述的交聯(lián)劑為過氧化二異丙苯。

對照例：陽谷某公司生產(chǎn)的纖維素基吸水樹脂。

將上述實施例所得纖維素基吸水樹脂與對照例的纖維素基吸水樹脂進行檢測，具體檢測如下：

1、保水率測定：取0.5g實施例所得纖維素基吸水樹脂和0.5g對照例的纖維素基吸水樹脂分別加入到盛有500ml水的燒杯中，室溫下吸水飽和后，分別得到飽和吸水樹脂，將飽和吸水樹脂分別置于室溫（25℃）自然干燥、30℃和60℃鼓風烘箱中干燥，每隔1h稱量1次，記錄失水后樹脂質量，計算保水率；

2、耐鹽性能測定：將1g吸水樹脂加入燒杯中，并加入500ml質量分數(shù)為0.9%氯化鈉溶液，2h后用尼龍網(wǎng)過濾，稱量質量，測定吸鹽水倍率。

結果如表一所示。

表一：

由上表可知，本發(fā)明纖維素基吸水樹脂具有較好的保水能力和耐鹽性能。