一种利用造纸黑液主要成分改性高吸水树脂的方法及其材料技术

本发明专利技术公开了一种利用造纸黑液主要成分改性高吸水树脂的方法及其材料，方法包括：碱性木质素与水搅拌混合均匀，加入一定中和度的丙烯酸溶液，再加入丙烯酰胺，再加入引发剂60℃反应，再加入交联剂继续反应；反应完成后，将共聚物烘至恒重，粉碎研磨获得复合型木质素改性高吸水树脂。本发明专利技术通过木质素接枝共聚和丙烯酸/丙烯酰胺的交联，制备出耐盐性较高、高保水率的环境友好型吸水树脂，在最优条件下，复合型木质素改性高吸水树脂在去离子水中的吸水率为550g/g，在0.9％NaCl中的吸水率为50g/g。

Method and material for modifying super absorbent resin by using main components of black liquor in Papermaking

The invention discloses a method and material for modifying super absorbent resin by using the main components of paper-making black liquor. The method comprises: mixing alkaline lignin with water evenly, adding a certain degree of neutralization acrylic acid solution, adding acrylamide, adding initiator to react at 60 C, and adding crosslinking agent to continue the reaction; After that, the copolymer was heated to constant weight, and then the composite lignin modified super absorbent resin was obtained by grinding and grinding. By graft copolymerization of lignin and crosslinking of acrylic acid/acrylamide, the environmental friendly water absorbent resin with high salt resistance and high water retention rate is prepared. Under the optimum conditions, the water absorption rate of the composite lignin modified superabsorbent resin in deionized water is 550 g/g, and the water absorption rate in 0.9% NaCl is 50 g/g.

【技术实现步骤摘要】
一种利用造纸黑液主要成分改性高吸水树脂的方法及其材料
本专利技术属于保水剂制备
，尤其涉及一种利用造纸黑液主要成分改性高吸水树脂的方法及其材料。
技术介绍
保水剂是一种不溶于水的高分子聚合物，它是使水溶性聚合物在一定条件下接枝、共聚、交联，形成不溶于水但能高度溶胀的聚合物，通过交联在保水剂内部形成三维空间网状结构，其分子中含有大量的羧基(-COO-)，羟基(-OH)等强亲水性官能团。溶液聚合法是目前生产保水剂广泛使用的方法，原料主要有反应单体、引发剂、交联剂和溶剂，该方法将反应物和添加剂溶于溶剂中，在光照、加热、辐射、引发剂等作用下进行合成，具有引发效率高、易散热、产品易成形等优点，一般用水作溶剂，容易操作，环保，适合大部分保水剂的制备。聚丙烯酸类保水剂，是以丙烯酸及其盐类为主要反应单体合成的保水剂，其聚合方法和生产工艺已相当成熟，性能指标也较好，吸水率能达到千倍以上，最大的缺点是与肥料混合耐盐性不够理想。以淀粉、纤维素和壳聚糖接枝丙烯腈、丙烯酸盐、丙烯酰胺和丙烯酸酯等接枝类产品，具有原料来源丰富、成本较低、吸水量大、可生物降解等优点，但生产工艺比较复杂，且吸水后凝胶强度较低，易腐败，难贮存，限制了其应用和发展。
技术实现思路
专利技术目的：针对现有技术中存在的不足，本专利技术的目的是提供一种利用造纸黑液主要成分改性高吸水树脂的方法，旨在综合利用工业废渣、变废为宝、美化环境以及解决在土壤中的耐盐性、制备成本较高的问题。本专利技术的另一目的是提供一种上述的利用造纸黑液主要成分改性高吸水树脂的方法所获得的材料。技术方案：为了实现上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案为：一种利用造纸黑液主要成分改性高吸水树脂的方法，包括以下步骤：1)向碱性木质素加入去离子水搅拌，使之混合均匀；2)冰水浴条件下用氢氧化钠溶液中和丙烯酸溶液至所需中和度；3)将步骤2)的溶液与步骤1)的体系搅拌混匀，再加入丙烯酰胺，再加入引发剂，缓慢加热升温至60℃反应；4)再加入交联剂继续反应；5)反应完成后，将共聚物在60℃～70℃的条件下烘至恒重，粉碎研磨后过80-100筛，获得复合型木质素改性高吸水树脂。步骤1)中，碱性木质素来源于制浆造纸黑液。步骤1)中，碱性木质素的浓度为100g/L。步骤2)中，氢氧化钠溶液的质量浓度为10％。步骤3)中，选用过硫酸钾作为引发剂.步骤4)中，选用N,N’—亚甲基双丙烯酰胺作为交联剂。所述的利用造纸黑液主要成分改性高吸水树脂的方法，当碱性木质素与丙烯酸溶液质量比为19.05％、丙烯酰胺与丙烯酸溶液质量比为19.05％、引发剂与丙烯酸溶液质量比为0.19％、交联剂与丙烯酸溶液质量比为0.67％，以摩尔浓度比计，中和度为80％，温度为60℃，反应时间为2h，获得复合型碱性木质素改性高吸水树脂。所述的利用造纸黑液主要成分改性高吸水树脂的方法所获得的吸水材料。所述的吸水材料在吸水或植物栽培或土壤治理中的应用。有益效果，与现有技术相比，本专利技术具有以下优势：1)本专利技术以过硫酸钾为引发剂，采用溶液聚合法，引发丙烯酰胺与丙烯酸及碱性木质素进行自由基接枝共聚，成功制备丙烯酰胺-丙烯酸-碱性木质素高吸水树脂，并且优化出最佳工艺条件：与丙烯酸质量相比较，碱性木质素质量比为19.05％，丙烯酰胺质量比为19.05％，引发剂质量比为0.19％，交联剂质量比为0.67％，中和度80％(摩尔浓度比)，体系温度为60℃，反应时间为2h。2)本专利技术运用控制变量法，通过对吸水率与丙烯酰胺用量、碱性木质素用量、引发剂用量、交联剂用量、反应温度及中和度等相关性的多次实验测定，证实得到复合型高吸水树脂在去离子水中的吸水率为550g/g，在0.9％NaCl中的吸水率为50g/g。3)碱性木质素是制浆造纸黑液的主要成分，来源广泛，成本低廉，综合利用碱性木质素是充分利用工业废渣，绿色环保，环境友好。本专利技术引入的丙烯酰胺，提高了吸水树脂的耐盐性。4)本专利技术通过碱性木质素和丙烯酰胺及丙烯酸的接枝共聚交联，制备出耐盐性高、高保水率的环境友好型吸水树脂，制备成本低，实用性强，具有较强的推广与应用价值。附图说明图1是碱性木质素改性高吸水树脂的红外光谱图；图2是碱性木质素改性高吸水树脂的吸水率与时间的关系曲线图；图3是碱性木质素改性高吸水树脂的吸水率与反应温度的关系曲线图；图4是碱性木质素改性高吸水树脂的吸水率与碱性木质素用量的关系曲线图；图5是碱性木质素改性高吸水树脂的吸水率与引发剂用量的关系曲线图；图6是交联剂用量与吸水倍率的关系曲线图；图7是碱性木质素改性高吸水树脂的吸水率与丙烯酰胺用量的关系曲线图；图8是碱性木质素改性高吸水树脂的吸水率与单体中和度的关系曲线图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定专利技术。以下实施例中，产品主要具体性能的测试和表征方法如下：吸水率的测定：称取1.0g树脂放入1000mL烧杯中，放入一定量去离子水(或0.9％NaCl溶液)，静置数小时后，用网筛滤去未吸收的水，称量。吸水率由公式：Q＝(W1-W0)/W0式中，W0为吸水前质量，W1为吸水后质量。吸水速度的测定：在数只1000mL烧杯中，分别称取1.0g高吸水树脂，加入1000mL去离子水，静置若干时间，过滤称重得吸水率与时间的关系。红外光谱测试：样品采用KBr压片法，从400cm-1到4000cm-1范围内扫描，能量狭缝宽度为E/4，透光率扩展因素为1，时间常数为0.5s，扫描时间为5min，波数扩展因素为1，参比光路为空气。红外光谱图谱分析采用Origin软件分析。以下实施例中所使用的碱木质素是由碱法制浆废液(俗称黑液)经过处理、喷雾干燥等操作而成，是黑液的主要成分。实施例1一种利用造纸黑液主要成分改性高吸水树脂的方法，包括以下步骤：1)在四口烧瓶中，向2g碱性木质素加入20mL去离子水搅拌，使之混合均匀；2)在冰水冷却条件下，称取10.5g丙烯酸溶液，用50g10％氢氧化钠溶液中和，部分中和到所需中和度；3)将单体溶液与碱性木质素搅拌混匀后，在加入2.0g丙烯酰胺，再加入0.02g引发剂，缓慢加热升温至60℃；4)反应一定时间后，再加入0.07g交联剂N,N’—亚甲基双丙烯酰胺继续反应，反应2小时；5)反应完成后，将共聚物在60℃～70℃的条件下烘至恒重，粉碎研磨后过80-100筛，获得棕褐色树脂，即为复合型木质素改性高吸水树脂。复合型碱性木质素改性高吸水性树脂红外光谱图见图1，在1450cm-1、1500cm-1、1580cm-1、1600cm-1有较强的伸缩振动吸收峰，说明产物中含有苯环结构，证明了碱性木质素接枝到了丙烯酸和丙烯酰胺上；在3200cm-1-3650cm-1出现较强的伸缩振动区，说明产物中含有大量的醇羟基、酚羟基和羧基基团，也表明存在N—H键的伸缩振动；在600cm-1、700cm-1、800cm-1、900cm-1出现很强的伸缩振动吸收峰，说明苯环上发生了邻位、间位、对位发生了取代反应。当碱性木质素与丙烯酸溶液质量比为19.05％、丙烯酰胺与丙烯酸溶液质量比为19.05％、引发剂与丙烯酸溶液质量比为0.19％、交联剂与本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用造纸黑液主要成分改性高吸水树脂的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)向碱性木质素加入去离子水搅拌，使之混合均匀；2)冰水浴条件下用氢氧化钠溶液中和丙烯酸溶液至所需中和度；3)将步骤2)的溶液与步骤1)的体系搅拌混匀，再加入丙烯酰胺，再加入引发剂，缓慢加热升温至60℃反应；4)再加入交联剂继续反应；5)反应完成后，将共聚物在60℃～70℃的条件下烘至恒重，粉碎研磨后过80‑100筛，获得复合型木质素改性高吸水树脂。

【技术特征摘要】
1.一种利用造纸黑液主要成分改性高吸水树脂的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)向碱性木质素加入去离子水搅拌，使之混合均匀；2)冰水浴条件下用氢氧化钠溶液中和丙烯酸溶液至所需中和度；3)将步骤2)的溶液与步骤1)的体系搅拌混匀，再加入丙烯酰胺，再加入引发剂，缓慢加热升温至60℃反应；4)再加入交联剂继续反应；5)反应完成后，将共聚物在60℃～70℃的条件下烘至恒重，粉碎研磨后过80-100筛，获得复合型木质素改性高吸水树脂。2.根据权利要求1所述的利用造纸黑液主要成分改性高吸水树脂的方法，其特征在于，步骤1)中，碱性木质素来源于制浆造纸黑液。3.根据权利要求1所述的利用造纸黑液主要成分改性高吸水树脂的方法，其特征在于，步骤1)中，碱性木质素的浓度为100g/L。4.根据权利要求1所述的利用造纸黑液主要成分改性高吸水树脂的方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱丽珺，李坤，张金池，姜姜，徐桂明，张芬萍，
申请(专利权)人：南京林业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32