一种新型耐盐性高吸水性树脂及其制备方法技术

本发明专利技术属于海洋化工工程技术，具体涉及一种新型耐盐性高吸水性树脂及其制备方法。由氨乙基壳聚糖、丙烯酸、引发剂、交联剂经过自由基引发接枝聚合制备。本发明专利技术提供了一种具有较高吸水能力和耐盐能力的新型壳聚糖基高吸水性树脂及其制备方法。一种新型氨乙基壳聚糖接枝丙烯酸高吸水性树脂通式如图Ⅰ所示：

【技术实现步骤摘要】
一种新型耐盐性高吸水性树脂及其制备方法
本专利技术属于海洋化工工程技术，具体涉及一种新型耐盐性高吸水性树脂及其制备方法。
技术介绍
高吸水树脂(SuperabsorbentPolymer，简称SAP)是一种功能性高分子材料，因其具有强大的吸水性和优良的保水性而得到广泛关注，目前，高吸水树脂主要应用于医药卫生、农田保水、沙漠治理等领域。传统的丙烯酸类高吸水性树脂虽然具有较高的吸水能力，但耐盐性能较差，土壤中不易降解。土壤中存在大量的离子，影响高吸水性树脂的吸水能力及重复使用能力，反复使用造成土壤中累积。甲壳素(chitin)是N-乙酰基-D-葡萄糖胺以β-l,4键结合而成的多糖，是蟹、虾等甲壳类、甲虫等的外骨骼及蘑菇等菌类的细胞壁成分，广泛存在于自然界。壳聚糖(chitosan)是甲壳素脱去乙酰基的产物，具有原料来源广泛、生物相容性好、可降解等优点，且壳聚糖2位的氨基和6位的羟基比较活泼，易于进行化学修饰，得到壳聚糖衍生物。壳聚糖经化学修饰得到的氨乙基壳聚糖，具有较好的水溶性。壳聚糖经化学改性后，可制得高吸水性树脂。相对于传统的丙烯酸类树脂，壳聚糖类高吸水性树脂具有原料来源广泛、成本低、可再生、生物相容性好、可降解等优良特性。
技术实现思路
：本专利技术针对以上问题提供了一种新型耐盐性高吸水树脂及其制备方法。为了实现本专利技术的上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种新型耐盐性高吸水性树脂，树脂为结构式Ⅰ所示：式中，m＝3-1400，n＝17-8000，p＝1-300,q＝10-600,w＝10-600。所述树脂由氨乙基壳聚糖、丙烯酸、引发剂、交联剂按照质量比1:6:0.0.05-0.3:0.05-0.3聚合所得式Ⅰ所示树脂。所述氨乙基壳聚糖结构如式Ⅱ所示，式中，m＝3-400，n＝17-2300。所述交联剂为N,N-亚甲基双丙烯酰胺、乙二胺、N-羟甲基丙烯酰胺；引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾或过硫酸钠。一种新型耐盐性高吸水性树脂的制备方法，由氨乙基壳聚糖、丙烯酸、引发剂、交联剂按照质量比1:6:0.0.05-0.3:0.05-0.3聚合所得式Ⅰ所示树脂。进一步的说，(1)氨乙基壳聚糖溶解于水中，在N2保护下，水浴加热至40-80℃，搅拌至氨乙基壳聚糖完全溶解于水中；其中氨乙基壳聚糖与水的质量比为1:50-100；(2)在保持N2及搅拌的条件下，向上述溶解液中加入引发剂，于60-80℃条件下反应10-30分钟；其中氨乙基壳聚糖与引发剂的质量比为1:0.05-0.3；(3)在保持N2及搅拌的条件下，向上述反应液中加入丙烯酸单体，丙烯酸单体与氯乙氨壳聚糖的质量比为6-10:1，随后加入交联剂，氨乙基壳聚糖与交联剂的质量比为1:0.05-0.3；而后升温至50-90℃，反应2-5h，所得反应液冷却至室温，再用一元强碱溶液调PH至中性，即得所得式Ⅰ所示树脂。所述调节至中性的反应产物经甲醇脱水，在45-65℃烘箱内干燥至恒重，即得式所得式Ⅰ所示树脂。所述氨乙基壳聚糖结构如式Ⅱ所示，式中，m＝3-400,n＝17-2300。所述交联剂为N,N-亚甲基双丙烯酰胺、乙二胺或N-羟甲基丙烯酰胺；引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾或过硫酸钠；一元强碱为氢氧化钠或氢氧化钾。本专利技术中，丙烯酸与氨乙基壳聚糖上的-NH2发生接枝聚合，得到聚合物，聚合物经红外光谱分析确定结构，证明丙烯酸成功地接枝到了氨乙基壳聚糖结构中。原理：壳聚糖中的氨基是壳聚糖与丙烯酸接枝聚合中的主要接枝位点，和交联位点。氨基含量的提高，可以使聚合反应更易发生。且氨基的增多，增加了树脂结构中的吸水基团种类，有利于提高高吸水性树脂的耐盐性。本专利技术所具有的优点：1.本专利技术树脂是在壳聚糖的结构中引入了大量乙二胺基，使壳聚糖具有较好的的水溶性。2.本专利技术树脂由于氨基的引入增加了壳聚糖上的接枝位点，有利于丙烯酸在壳聚糖骨架上的接枝，在保证吸水能力的同时，增加了树脂的耐盐能力。附图说明图1为壳聚糖的红外光谱图，其红外特征吸收(cm-1)：1590,893。图2为氨乙基壳聚糖的红外光谱图，其红外特征吸收(cm-1):3255,2919,1632,1525,1375,1316,1027,607。图3为本专利技术实施例提供的AEMCS-AA高吸水性树脂的红外光谱图，其红外特征吸收(cm-1):3343，2929，1712,1557,1452,1400,1152,1021,613。具体实施方式下面结合说明书附图对本专利技术作进一步说明，并且本专利技术的保护范围不仅局限于以下实施例。实施例1耐盐性高吸水性树脂的制备将1.5g分子量为150万的壳聚糖和75mL浓度为1mol/L的氯乙胺盐酸溶液混合，65℃下，搅拌至壳聚糖完全溶解；再将75mL浓度为1mol/L的氢氧化钠溶液逐滴滴加到上述壳聚糖溶液中，80℃条件下反应18h，冷却至室温，产物用去离子水透析三天，冷冻干燥得到氨乙基壳聚糖。同时氨乙基壳聚糖还可按照下述文献记载的方式制备获得：JeJY,KimSK.Antimicrobialactionofnovelchitinderivative[J].BiochimicaEtBiophysicaActa-GeneralSubjects,2006,1760(1):104-9.将1.0g氨乙基壳聚糖加入到100mL去离子水中，在N2保护条件下，水浴锅中升温至60℃，搅拌使氨乙基壳聚糖完全溶解；0.1g过硫酸铵加入到溶液中，反应10分钟后，缓慢滴加6g丙烯酸，及5mLN，N-亚甲基双丙烯酰胺溶液(含0.15g)，升温至80℃，反应3小时。产物冷却至室温，用1mol/L氢氧化钠溶液调PH至中性，甲醇脱水后，在60℃干燥箱内，干燥24小时。产物经研磨、40目和80目筛分，得到式Ⅰ所示树脂，其中，m＝600，n＝3400，p+w+q＝1200。红外光谱图表明：高吸水性树脂的红外光谱图(图3)与壳聚糖红外光谱图相比位于1590cm-1处的-NH2特征吸收峰消失，表明-NH3基已经发生了反应，同时高吸水树脂的红外光谱图在1557cm-1,1452cm-1和1400cm-1处出现了-COO-的对称和不对称吸收峰，说明丙烯酸已经接枝到了氨乙基壳聚糖的骨架上。证明了高吸水树脂的合成成功。实施例2将1.0g氨乙基壳聚糖加入到100mL去离子水中，在N2保护条件下，水浴锅中升温至60℃，搅拌使氨乙基壳聚糖完全溶解；0.05g过硫酸钾加入到溶液中，反应10分钟后，缓慢滴加4g丙烯酸，及5mLN，N-亚甲基双丙烯酰胺溶液(含0.15g)，升温至70℃，反应3小时。产物冷却至室温，用1mol/L氢氧化钠溶液调pH至中性，甲醇脱水后，在60℃干燥箱内，干燥24小时。产物经研磨、40目和80目筛分，得到式Ⅰ所示树脂，其中，m＝600，n＝3400，p+w+q＝800。对将上述实施例获得式Ⅰ所示树脂进行高吸水树脂吸水性、耐盐性的测定：耐盐性高吸水性树脂的吸水(盐水)倍率测定方法如下：0.05g40-80目高吸水性树脂样品，包裹与100目的筛网中，室温条件下，完全浸没于500mL去离子水中，树脂完全溶胀后，取出筛网，悬挂至无水滴滴下，称量吸水后样品的质量。高吸水性树脂的吸水倍率按下式计算：Q＝(m2-m1)/m1其中，Q为吸水倍率，单位g/g；m1为干样品本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型耐盐性高吸水性树脂，其特征在于，树脂为结构式Ⅰ所示：

【技术特征摘要】
1.一种新型耐盐性高吸水性树脂，其特征在于，树脂为结构式Ⅰ所示：式中，m＝3-1400，n＝17-8000，p＝1-300,q＝10-600,w＝10-600。2.按权利要求1所述的新型耐盐性高吸水性树脂，其特征在于，所述树脂由氨乙基壳聚糖、丙烯酸、引发剂、交联剂按照质量比1:6:0.0.05-0.3:0.05-0.3聚合所得式Ⅰ所示树脂。3.按权利要求2所述的新型耐盐性高吸水性树脂，其特征在于，所述氨乙基壳聚糖结构如式Ⅱ所示，式中，m＝3-400，n＝17-2300。4.按权利要求2所述的新型耐盐性高吸水性树脂，其特征在于，所述交联剂为N,N-亚甲基双丙烯酰胺、乙二胺、N-羟甲基丙烯酰胺；引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾或过硫酸钠。5.一种权利要求1所述的新型耐盐性高吸水性树脂的制备方法，其特征在于，由氨乙基壳聚糖、丙烯酸、引发剂、交联剂按照质量比1:6:0.0.05-0.3:0.05-0.3聚合所得式Ⅰ所示树脂。6.按权利要求5所述的新型耐盐性高吸水性树脂的制备方法，其特征在于，(1)氨乙基壳聚糖溶解于水中，在N2保护下，水浴加热至40-80℃，搅拌至氨乙基壳聚糖完全溶解于水中；...

【专利技术属性】
技术研发人员：李鹏程，方士鑫，王广建，刘松，邢荣娥，陈晓琳，秦玉坤，李克成，王雪芹，李荣峰，于华华，
申请(专利权)人：中国科学院海洋研究所，
类型：发明
国别省市：山东,37