一种水稻秸秆‑丙烯酸‑丙烯酰胺接枝共聚物的制备方法，涉及高吸水性树脂制备方法技术领域；本发明专利技术首先对水稻秸秆的消晶化，然后加入AA、AM粉末、阻聚剂FeSO4.7H2O和Ｎ，Ｎ'－亚甲基双丙烯酰胺在水中搅拌均匀，通过辐照聚合和样品纯化，制得了高吸水性的水稻秸秆‑丙烯酸‑丙烯酰胺接枝共聚物，实现秸秆综合利用。
A preparation method of rice straw acrylic acid acrylamide graft copolymer.
A preparation method of rice straw acrylic acid acrylamide graft copolymer, involving high absorbent resin preparation technology; the invention of the first rice straw decrystallized, then add AA, AM powder and inhibitor of FeSO4.7H2O and N, N'methylene bis acrylamide stir in water, purified by irradiation polymerization and samples were prepared with high hydroscopicity of rice straw acrylic acid acrylamide graft copolymer, realize the comprehensive utilization of straw.
【技术实现步骤摘要】
一种水稻秸秆-丙烯酸-丙烯酰胺接枝共聚物的制备方法
本专利技术涉及吸盐水率较高的农业用保水剂的制备方法，具体涉及一种水稻秸秆-丙烯酸-丙烯酰胺接枝共聚物的制备方法。
技术介绍
水稻秸秆是我国主要的农作物秸秆之一，具有产量高、可再生等优点[1]，随着农民生活水平提高，农作物秸秆已经不再用作生活燃料，而是采用就地焚烧，对我国的环境产生了较严重的污染，浪费了大量资源[2-4]。水稻秸秆中含有高达35%纤维素[5,6]，纤维素大分子由单糖聚合而成，具有较高的聚合度，超螺旋、链状，分子链之间含有大量氢键[7-9]。高吸水性树脂（superabsorbentresin,SAR）,结构为交联度均匀的立体网状，内部含含有亲水的羟基、氨基等，也含有增强渗透压的羧酸钠等能增强渗透压的基团，其立体网状结构还可以对液体进行物理截留，对极性小分子具有较好的吸附性和控释性。通常用来做农业用的保水剂和肥料控释剂，传统SAR的生产大量使用单体小分子聚合而成，对环境具有一定的污染。目前已有报道利用秸秆制成的SAP，降低合成SAR对环境的污染；同时具有较高的耐盐性和对肥料小分子的控释性，如覃莉莉等改性玉米秸秆中的纤维素来接枝共聚制备树脂，包埋尿素，使尿素在农田里缓慢释放，有效的提高尿素的作物利用率，因此利用秸秆制备的SAR应用广泛，具有潜在经济价值。纤维素含有大量的氢键，形成结晶区，难以破坏，纤维素是由β-1.4糖苷键连接而成，因此无法通过加热糊化来破坏氢键，因此利用秸秆接枝共聚时小分子单体只能接触到处于纤维素分子表面的10%~15%的糖环，纤维素的内部糖环无法与之接触，接枝位点较少，接枝不均匀，交联度较低，立体网状结构比例较低，导致吸水性差，肥料控释性弱，如冯志鑫等利用葵花秸秆粉末制备的吸水树脂吸去离子水仅为293倍。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：一种水稻秸秆-丙烯酸-丙烯酰胺接枝共聚物，其吸水性能和保水性能均高于现有技术。本专利技术所采取的技术方案是：1、一种水稻秸秆-丙烯酸-丙烯酰胺接枝共聚物的制备方法，包括以下步骤：（1）水稻秸秆的消晶化秸秆溶液的制取：将秸秆粉碎，过100目筛，放入9%NaOH+6%Urea溶液中，在-10℃下放置12小时，过滤得到澄清透明褐色溶液；去结晶秸秆粉末的制取：取上述秸秆溶液，加入无水乙醇，过滤，然后105℃下烘干；（2）反应体系的制备量取100ml去离子水，取AA3~5ml，加入AM粉末4~6g，量取0.5~2g的上述去结晶秸秆粉末于烧杯中，搅拌均匀，加入阻聚剂FeSO4·7H2O，同时加入Ｎ，Ｎ'－亚甲基双丙烯酰胺，充分搅拌均匀后，送入辐照车间；（3）辐照聚合将样品分装在一次性塑料杯子里，置于辐照车间设定的位置，在5.5~8kGy辐照剂量下进行辐照聚合；（4）样品纯化将接枝后样品切割成1cm3丁块，在70℃温度下烘干，粉碎机粉碎，用无水乙醇作溶剂洗涤除去均聚物，待乙醇挥发后，在60℃烘箱中干燥至恒重。进一步地，步骤（3）中的辐照剂量为6kGy。进一步地，步骤（2）中AA4ml，AM粉末5g，去结晶秸秆粉末1g，阻聚剂FeSO4·7H2O，N,N'－亚甲基双丙烯酰胺。进一步地，步骤（2）中秸秆质量与丙烯酸和丙烯酰胺质量和比为：1:9。本专利技术的有益效果是：采用本专利技术所述方法制备的水稻秸秆-丙烯酸-丙烯酰胺接枝共聚物，交联度高，接枝均匀，无化学试剂残留，无污染，反应过程中不需要加热，不耗费能源，生产成本低，处理步骤简单，吸水性能和保水性能都有较大的提高。对于农业抗旱和肥料利用率的提高具有较积极的意义。附图说明图1为未经消晶化的秸秆粉末的XRD图谱；图2为尿素的XRD图谱；图3为经过NaOH/Urea水溶液处理的秸秆粉末的XRD图谱；图4为接枝共聚物的XRD图谱；图5为水稻秸秆的红外图谱；图6为水接枝共聚物的红外图谱；图7为接枝共聚物的扫描电镜图；图8为辐照剂量对接枝共聚物的Qd和Qs的影响；图9为单体比例对接枝共聚物Qd和Qs的影响；图10为秸秆含量对接枝共聚物Qd和Qs的影响；图11为交联剂用量对Qd和Qs的影响；图12为接枝共聚物保水率与时间的关系。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。实施例1：一种水稻秸秆-丙烯酸-丙烯酰胺接枝共聚物的制备1.1主要原料、试剂及仪器水稻秸秆（合肥）；丙烯酸（AA，分析纯）；丙烯酰胺（AM，分析纯）；氢氧化钠（NaOH，分析纯）；0.9%NaCl溶液；尿素（Urea）；N，N'－亚甲基双丙烯酰胺（分析纯），FeSO4•7H2O(分析纯)。60Co-γ辐照源，合肥（国家）林业辐照中心，活度20万Ci,单栅板状，吸收计量率使用重铬酸盐剂量计标定；SYC-15型恒温水浴锅（河北，润联科技有限公司）；WK-150A型超微粉碎机（济南，达威机械有限公司）；8700型傅里叶变换红外光谱仪（FTIR，美国，ThermoNicolet公司）；D/X-2800型X-ray粉末衍射仪（XRD，丹东,浩元仪器有限公司）。1.2水稻秸秆-丙烯酸-丙烯酰胺接枝共聚物的制备1.2.1水稻秸秆的消晶化秸秆溶液的制取：将秸秆粉碎，过100目筛，放入NaOH与Urea水溶液，在-10℃下放置12小时，过滤得到澄清透明褐色溶液。去结晶秸秆粉末的制取：取上述秸秆溶液，加入无水乙醇，过滤，然后105℃下烘干。1.2.2反应体系的制备量取100ml去离子水，取AA3ml，加入AM粉末5g，量取1g的上述去结晶秸秆粉末于烧杯中，搅拌均匀，加入0.5g阻聚剂FeSO4.7H2O，同时加入0.5g交联剂Ｎ，Ｎ'－亚甲基双丙烯酰胺，充分搅拌均匀后，送入辐照车间；1.2.2辐照聚合将样品分装在一次性塑料杯子里，置于辐照车间设定的位置，设定不同的剂量率和辐照时间，进行辐照聚合。1.3样品分析1.3.1样品纯化将接枝后样品切割成1cm3丁块，在70℃温度下烘干，粉碎机粉碎，用无水乙醇作溶剂洗涤除去均聚物，待乙醇挥发后，在60℃烘箱中干燥至恒重。1.3.2.FTIR分析ThermoNicolet870FTIR,kBr压片制样，分辨率为44个波数，扫描32次。1.3.3.X-射线衍射分析(XRD)采用X射线衍射仪（DX-2000）测定秸秆、树脂的结晶度。测试条件：Cu靶Ka射线，Ni片滤波，管流20mA，管压40kV，扫描步长2°·min-1，衍射角2θ为5~85°。1.3.5.吸水率和吸盐水率的测定称取0.2000g树脂于500mL烧杯中，加入500mL去离子水M0或50mL0.9%NaCl溶液,待树脂充分溶涨后用100目筛网滤掉多余的水，收集未吸收的水M1，由下式计算树脂吸收蒸馏水倍率(QualityDistilledWater,Qd)或吸0.9%NaCl溶液倍率(QualitySaltWater,Qs)：1.3.5保水性能测定用80目筛网筛取颗粒大小均匀的树脂，称取0.5g树脂置于数只500mL烧杯中，加入500mL蒸馏水，充分溶胀后，用50目筛网滤去多余的水，在60℃烘箱里，间隔一定时间，测定烧杯中凝胶的质量，得出时间与吸水率的关系。同时以同等重量蒸馏水、同等烧杯作为对照。1.3.6尿素融出率的测定实施例2：结果与分析2.1.XRD分析在2θ角范围内，图1为未经消晶化的秸秆粉末在本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种水稻秸秆‑丙烯酸‑丙烯酰胺接枝共聚物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）水稻秸秆的消晶化秸秆溶液的制取：将秸秆粉碎，过100目筛，放入9%NaOH+6%Urea溶液中，在‑10℃下放置12小时，过滤得到澄清透明褐色溶液；去结晶秸秆粉末的制取：取上述秸秆溶液，加入无水乙醇，过滤，然后105℃下烘干；（2）反应体系的制备量取100ml去离子水，取AA3~5ml，加入AM粉末4~6g，量取0.5~2g的上述去结晶秸秆粉末于烧杯中，搅拌均匀，加入阻聚剂0.2~1g FeSO4·7H2O，同时加入0.2~1gＮ，Ｎ'－亚甲基双丙烯酰胺，充分搅拌均匀后，送入辐照车间；（3）辐照聚合将样品分装在一次性塑料杯子里，置于辐照车间设定的位置，在5.5~8 kGy辐照剂量下进行辐照聚合；（4）样品纯化将接枝后样品切割成1cm
【技术特征摘要】
1.一种水稻秸秆-丙烯酸-丙烯酰胺接枝共聚物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）水稻秸秆的消晶化秸秆溶液的制取：将秸秆粉碎，过100目筛，放入9%NaOH+6%Urea溶液中，在-10℃下放置12小时，过滤得到澄清透明褐色溶液；去结晶秸秆粉末的制取：取上述秸秆溶液，加入无水乙醇，过滤，然后105℃下烘干；（2）反应体系的制备量取100ml去离子水，取AA3~5ml，加入AM粉末4~6g，量取0.5~2g的上述去结晶秸秆粉末于烧杯中，搅拌均匀，加入阻聚剂0.2~1gFeSO4·7H2O，同时加入0.2~1gＮ，Ｎ'－亚甲基双丙烯酰胺，充分搅拌均匀后，送入辐照车间；（3）辐照聚合将样品分装在一次性塑料杯子里，置于辐照车间设定的位置，在5.5~8kG...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭军，
申请(专利权)人：池州学院，
类型：发明
国别省市：安徽,34
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