一种煤基聚合物水凝胶及其制备方法技术

本发明专利技术属于高分子材料技术领域，涉及一种煤基聚合物水凝胶及其制备方法。本发明专利技术首先用碱溶酸沉法从低热值煤炭中提取水溶性高分子，然后用NaOH溶液调节水溶性高分子水溶液的pH值，再用双氧水对水溶性高分子进行化学改性，在煤炭上引入可引发聚合的过氧基团，再加入丙烯酰胺、丙烯酸、引发剂和金属离子进行聚合，聚合之后，丙烯酸与金属离子形成离子键，最后将所得水凝胶泡入有机溶剂与水的混合溶剂中，使水凝胶形成物理交联点，进一步提高其强度，从而得到高强度煤基聚合物水凝胶。本发明专利技术使用低热值煤为原料，其来源丰富、价格低廉、环境友好程度高，聚合过程中不使用化学交联剂，所得水凝胶强度达到MPa级别，拓宽了水凝胶材料的应用领域。

A kind of coal based polymer hydrogels and their preparation methods

The invention belongs to the technical field of polymer materials, and relates to a coal based polymer hydrogel and a preparation method. The invention firstly uses alkali extraction of water soluble polymer in low calorific value coal from acid precipitation method, and then use the NaOH water soluble polymer solution to adjust the pH value of the aqueous solution of hydrogen peroxide and water soluble polymer modified into peroxide can cause polymerization in coal, adding acrylamide, acrylic acid, the initiator and the metal ion polymerization, polymerization, acrylic acid and metal ions to form ionic bonds, the mixed solvent of the hydrogels soak in organic solvent and water in the hydrogel forming physical crosslinking points to further enhance its strength, so as to obtain high strength coal based polymer hydrogel. The invention uses low calorific value coal as raw material, and has rich sources, low price and high environmental friendliness. The chemical crosslinking agent is not used in polymerization process, and the strength of the obtained hydrogel reaches MPa level, which expands the application field of the hydrogel material.

【技术实现步骤摘要】
一种煤基聚合物水凝胶及其制备方法
本专利技术属于高分子材料
，涉及一种水凝胶材料，具体涉及一种煤基聚合物水凝胶及其制备方法。
技术介绍
高分子材料也称聚合物材料，其中除了聚合物作基本组份外，为了改善加工性能和使用性能，往往添加有多种助剂或添加剂。高分子水凝胶通常是指聚合物交联形成的三维网络结构吸收溶剂溶胀但不溶解所形成的一类介于液体与固体之间的物质。水凝胶作为一种备受关注的“软材料”，因其网络中通常含有大量的水，使其具有随外界环境而改变自身形状或状态的特性，从而可吸附、脱吸附、透过物质，即具有载持、分离、缓释物质的功能，所以在农林、园艺、日用品、食品、医药、化妆品、石油化工等行业具有广阔的发展和应用前景。传统水凝胶是通过在水溶性单体中加入双官能团交联剂的方法合成。利用这种方法得到的水凝胶是单网络水凝胶，交联密度不均匀，较短的聚合物链在外界拉力较小时就会发生断裂，强度较低；由于交联剂化学键不可逆，使所得水凝胶不具备自愈合能力；而且，这种方法采用的水溶性单体大都属于乙烯衍生物，原料来源受限，且原料本身不可降解，使用中会带来环境污染问题。近年来在水凝胶的制备研究中，越来越多的研究者开本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种煤基聚合物水凝胶的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：S01：采用碱溶酸沉法从低热值煤中提取煤基高分子；S02：将重量份为7‑13份煤基高分子溶于14‑26份去离子水中，加1.0 mol/L NaOH溶液调节溶液pH值至8‑10；加0.7‑1.3 份双氧水，在40‑60℃下反应1‑4 h，得到溶液Ⅰ，其中煤基高分子的质量百分比为20‑35 wt%；S03：将重量份为15‑40份丙烯酰胺、0‑10份丙烯酸、0.5‑2份水溶性引发剂以及0‑5份含Fe

【技术特征摘要】
1.一种煤基聚合物水凝胶的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：S01：采用碱溶酸沉法从低热值煤中提取煤基高分子；S02：将重量份为7-13份煤基高分子溶于14-26份去离子水中，加1.0mol/LNaOH溶液调节溶液pH值至8-10；加0.7-1.3份双氧水，在40-60℃下反应1-4h，得到溶液Ⅰ，其中煤基高分子的质量百分比为20-35wt%；S03：将重量份为15-40份丙烯酰胺、0-10份丙烯酸、0.5-2份水溶性引发剂以及0-5份含Fe3+的无机盐溶于100份水中，得到溶液Ⅱ；S04：将重量份为5-25份溶液Ⅰ与100份溶液Ⅱ合并，在冰水浴里搅拌30-60min，再通入惰性气体除氧10-30min，然后转移至模具中，在50-80℃保温反应2-8h，得到所需的煤基复合水凝胶；S05：将步骤S04得到的复合水凝胶拆模，放入与水互溶的有机溶剂和水的混合溶液中浸泡4-24h，得到煤基聚合物水凝胶。2.如权利要求1所述的一种煤基聚合物水凝胶的制备方法，其特征在于：步骤S01所述的碱溶酸沉法具体为：称取低热值煤10g放入250ml烧杯中，加入150-200mL1.0mol/L的NaOH水溶液在室温下搅拌24-48h；过滤除去不溶物，然后向滤液中缓慢滴加6mol/LHCl水溶液至滤液pH为1-4，产生黑色固体；过滤，收集黑色固体，置干燥箱中在105℃下干燥至恒重，得到煤基高分子。3.如权利要求1所述的一种煤基聚合物水凝胶的制备方法，其特征在于：步...

【专利技术属性】
技术研发人员：雒春辉，勉志鹏，
申请(专利权)人：北方民族大学，
类型：发明
国别省市：宁夏,64