【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于纤维素资源的功能化及高值化应用，具体涉及一种全生物基高抗盐吸水材料及其制备方法。
技术介绍
1、高吸水材料是一种具有极强吸水和保水性能的功能高分子材料，其分子链上含有大量的强亲水性基团，并具有独特的三维空间网络结构。随着社会的不断发展和进步，各行各业对于高吸水树脂的性能需求也随之提高。目前，高吸水树脂主要依赖于石油基的聚丙烯酸类树脂，随着石化资源的日益紧缺，针对生物基吸水材料的研究成为了热点。
2、中国专利cn106188404a公开了一种名为《一种淀粉接枝丙烯酸高吸水性树脂的配方及制备工艺》的专利技术专利，所制备的高吸水性树脂吸水和加压保水性较好，且缩短了工艺流程。中国专利cn111253526a公开了一种名为《一种纤维素基高吸水材料的制备方法》的专利技术专利，以竹浆纤维和丙烯酸为原料，制备高吸水树脂，其对去离子水具有优异的吸水和保水性能。然而，目前生物基吸水材料还存在有吸水率较低、耐盐性能差和耐高价电解质性能差等不足。溶液中盐离子通常会使树脂的吸液能力大幅度降低，而在高吸水树脂的应用环境中，无机盐离子是广泛存在的，如环保行业、医疗卫生领域以及农林业领域等，这对于高吸水树脂的使用效果产生了严重影响。
3、针对现有生物基吸水材料吸水率较低、耐盐性能差和耐高价电解质性能差等问题，急需找到一种新的生物基吸水材料，以提高生物基吸水材料的吸水率，耐盐性及耐高价电解质性。
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种全生物基
2、为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
3、本专利技术公开了一种全生物基高抗盐吸水材料的制备方法，包括以下步骤：
4、1)将纤维粉末加入到naoh/尿素/h2o混合溶液中，搅拌至完全溶解，调节ph值为5-8，经过滤，洗涤，干燥，蒸汽爆破，得到联合预处理纤维；
5、2)将纤维粉末，柠檬酸缓冲溶液，纤维素酶混合均匀，经恒温水解，离心，取上清液，得到纤维酶解液；
6、3)将nh4no3、mgso4、kh2po4、cacl2和步骤2)得到的纤维酶解液混合，得到发酵培养基，调节ph值至3.0-6.0，并灭菌，将发酵菌株接种至发酵培养基中，摇床培养，充分发酵后，得到衣康酸母液；
7、4)向步骤3)制得的衣康酸母液中加入活性炭，经恒温搅拌，抽滤，收集滤液，经离子交换树脂处理，收集流出液，旋转蒸发至无结晶物析出，经过滤，收集滤饼，干燥后，得到衣康酸；
8、5)先用naoh溶液滴定步骤4)得到的衣康酸，制得衣康酸水溶液，再加入引发剂和交联剂，混合均匀，得到分散相；
9、6)将环己烷和分散剂混合搅拌溶解后，得到分散介质；
10、7)向步骤6)得到的分散介质中加入无机材料和步骤1)制得的联合预处理纤维，混合均匀后，滴入步骤5)得到的分散相，滴加结束后，恒温反应；然后再次加入无机材料和成孔剂，继续反应结束后，取出凝胶产物，经洗涤，浸泡，真空干燥，粉碎，筛选，得到全生物基高抗盐吸水材料。
11、优选地，步骤1)中，所述纤维粉末：naoh/尿素/h2o混合溶液的质量份数比为1：(20-50)；所述naoh/尿素/h2o混合溶液中，naoh：尿素：h2o的质量比为7:12:81；所述蒸汽爆破的蒸汽压力为1.7-2.0mpa，温度为180-190℃，加热时间为4-7min；在加入纤维粉末之前，将naoh/尿素/h2o混合溶液预冷至-12.5℃；采用质量浓度为2％-8％的硫酸调节ph值；所述纤维粉末是由浆板纤维经粉碎过筛，选取80-160目得到；所述浆板纤维为针叶木纤维、阔叶木纤维或竹浆纤维。
12、优选地，步骤2)中，所述纤维粉末：柠檬酸缓冲溶液：纤维素酶的质量份数比为1：(20-30)：(10-25)；所述柠檬酸缓冲溶液的浓度为0.05-0.08mol/l；恒温水解的温度为40-55℃，时间为50-65h，转速为150-300r/min；离心时间为10-25min，离心速率为5000-6000r/min。
13、优选地，步骤3)中，所述nh4no3：mgso4：kh2po4：cacl2：纤维酶解液的质量份数比为(0.2-0.5)：(0.1-0.2)：(0.1-0.4)：(0.3-0.6)：13；所述发酵菌株的接种量为5％-20％；所述灭菌条件为110-125℃下灭菌25-40min；所述摇床培养的条件为：在20-35℃下，以200-350r/min的转速，摇床培养5-8d；所述发酵菌株为土曲霉、衣康酸曲霉或黑曲霉。
14、优选地，步骤4)中，所述衣康酸母液：活性炭的质量份数比为1：(0.01-0.04)；所述恒温搅拌的条件为：60-75℃下恒温搅拌0.5-2h。
15、优选地，步骤5)中，所述naoh溶液的浓度为4-7mol/l；所述衣康酸水溶液的中和度为65％-80％；所述衣康酸：引发剂：交联剂的质量份数比为1：(0.015-0.03)：(0.001-0.01)；所述引发剂为过硫酸钾或过硫酸铵；所述交联剂为甘露醇或木糖醇在内的生物基交联剂。
16、优选地，步骤6)中，所述环己烷：分散剂的质量份数比为14：(0.18-0.54)；所述搅拌温度为55-70℃；所述分散剂为span40、span60、tween60或tween80。
17、优选地，步骤7)中，所述分散介质：无机材料：联合预处理纤维：分散相：成孔剂的质量份数比为14：(0.03-0.06)：(0.05-0.2)：6：(0.06-0.09)；所述无机材料分两次加入，每次加入的质量份数为0.015-0.03。
18、优选地，步骤7)中，所述恒温反应的条件为55-70℃反应25-40min；继续反应时间为0.5-2h；真空干燥的条件为50-80℃真空干燥10-16h；粉碎后经60-140目筛选全生物基高抗盐吸水材料；所述无机材料为蒙脱土、硅藻土、海泡石或凹凸棒土；成孔剂为受热易分解的碳酸盐、受热易分解的碳酸氢盐或低沸点有机溶剂中的一种或多种。
19、本专利技术还公开了上述制备方法制得的全生物基高抗盐吸水材料。
20、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
21、本专利技术公开了一种全生物基高抗盐吸水材料的制备方法，该制备方法具有以下优点：(1)本专利技术通过联合碱尿体系和蒸汽爆破两种纤维预处理方式，降低纤维素的结晶度，提高纤维素的可及性。碱尿体系处理为蒸汽爆破阶段纤维发生更大程度改性提供良好的反应条件，两种纤维预处理方式联合能够暴露更多的反应基团，为衣康酸接枝纤维提供更多的反应位点，有效提高接枝聚合效率。(2)本专利技术以来源广泛、价格低廉的纤维素作为吸水材料的主要原料，利用纤维粉末酶解得到葡萄糖作为碳源，通过发酵法制备生物基亲水单体衣康酸，同时与预处理过的纤维粉末聚合，实现了吸水材本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种全生物基高抗盐吸水材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的全生物基高抗盐吸水材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述纤维粉末：NaOH/尿素/H2O混合溶液的质量份数比为1：(20-50)；所述NaOH/尿素/H2O混合溶液中，NaOH：尿素：H2O的质量比为7:12:81；所述蒸汽爆破的蒸汽压力为1.7-2.0MPa，温度为180-190℃，加热时间为4-7min；在加入纤维粉末之前，将NaOH/尿素/H2O混合溶液预冷至-12.5℃；采用质量浓度为2％-8％的硫酸调节pH值；所述纤维粉末是由浆板纤维经粉碎过筛，选取80-160目得到；所述浆板纤维为针叶木纤维、阔叶木纤维或竹浆纤维。
3.根据权利要求1所述的全生物基高抗盐吸水材料的制备方法，其特征在于，步骤2)中，所述纤维粉末：柠檬酸缓冲溶液：纤维素酶的质量份数比为1：(20-30)：(10-25)；所述柠檬酸缓冲溶液的浓度为0.05-0.08mol/L；恒温水解的温度为40-55℃，时间为50-65h，转速为150-300r/min；离心时间为10-25min，
4.根据权利要求1所述的全生物基高抗盐吸水材料的制备方法，其特征在于，步骤3)中，所述NH4NO3：MgSO4：KH2PO4：CaCl2：纤维酶解液的质量份数比为(0.2-0.5)：(0.1-0.2)：(0.1-0.4)：(0.3-0.6)：13；所述发酵菌株的接种量为5％-20％；所述灭菌条件为110-125℃下灭菌25-40min；所述摇床培养的条件为：在20-35℃下，以200-350r/min的转速，摇床培养5-8d；所述发酵菌株为土曲霉、衣康酸曲霉或黑曲霉。
5.根据权利要求1所述的全生物基高抗盐吸水材料的制备方法，其特征在于，步骤4)中，所述衣康酸母液：活性炭的质量份数比为1：(0.01-0.04)；所述恒温搅拌的条件为：60-75℃下恒温搅拌0.5-2h。
6.根据权利要求1所述的全生物基高抗盐吸水材料的制备方法，其特征在于，步骤5)中，所述NaOH溶液的浓度为4-7mol/L；所述衣康酸水溶液的中和度为65％-80％；所述衣康酸：引发剂：交联剂的质量份数比为1：(0.015-0.03)：(0.001-0.01)；所述引发剂为过硫酸钾或过硫酸铵；所述交联剂为甘露醇或木糖醇在内的生物基交联剂。
7.根据权利要求1所述的全生物基高抗盐吸水材料的制备方法，其特征在于，步骤6)中，所述环己烷：分散剂的质量份数比为14：(0.18-0.54)；所述搅拌温度为55-70℃；所述分散剂为Span40、Span60、Tween60或Tween80。
8.根据权利要求1所述的全生物基高抗盐吸水材料的制备方法，其特征在于，步骤7)中，所述分散介质：无机材料：联合预处理纤维：分散相：成孔剂的质量份数比为14：(0.03-0.06)：(0.05-0.2)：6：(0.06-0.09)；所述无机材料分两次加入，每次加入的质量份数为0.015-0.03。
9.根据权利要求1所述的全生物基高抗盐吸水材料的制备方法，其特征在于，步骤7)中，所述恒温反应的条件为55-70℃反应25-40min；继续反应时间为0.5-2h；真空干燥的条件为50-80℃真空干燥10-16h；粉碎后经60-140目筛选全生物基高抗盐吸水材料；所述无机材料为蒙脱土、硅藻土、海泡石或凹凸棒土；成孔剂为受热易分解的碳酸盐、受热易分解的碳酸氢盐或低沸点有机溶剂中的一种或多种。
10.权利要求1～9任意一项制备方法制得的全生物基高抗盐吸水材料。
...【技术特征摘要】
1.一种全生物基高抗盐吸水材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的全生物基高抗盐吸水材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述纤维粉末：naoh/尿素/h2o混合溶液的质量份数比为1：(20-50)；所述naoh/尿素/h2o混合溶液中，naoh：尿素：h2o的质量比为7:12:81；所述蒸汽爆破的蒸汽压力为1.7-2.0mpa，温度为180-190℃，加热时间为4-7min；在加入纤维粉末之前，将naoh/尿素/h2o混合溶液预冷至-12.5℃；采用质量浓度为2％-8％的硫酸调节ph值；所述纤维粉末是由浆板纤维经粉碎过筛，选取80-160目得到；所述浆板纤维为针叶木纤维、阔叶木纤维或竹浆纤维。
3.根据权利要求1所述的全生物基高抗盐吸水材料的制备方法，其特征在于，步骤2)中，所述纤维粉末：柠檬酸缓冲溶液：纤维素酶的质量份数比为1：(20-30)：(10-25)；所述柠檬酸缓冲溶液的浓度为0.05-0.08mol/l；恒温水解的温度为40-55℃，时间为50-65h，转速为150-300r/min；离心时间为10-25min，离心速率为5000-6000r/min。
4.根据权利要求1所述的全生物基高抗盐吸水材料的制备方法，其特征在于，步骤3)中，所述nh4no3：mgso4：kh2po4：cacl2：纤维酶解液的质量份数比为(0.2-0.5)：(0.1-0.2)：(0.1-0.4)：(0.3-0.6)：13；所述发酵菌株的接种量为5％-20％；所述灭菌条件为110-125℃下灭菌25-40min；所述摇床培养的条件为：在20-35℃下，以200-350r/min的转速，摇床培养5-8d；所述发酵菌株为土曲霉、衣康酸曲霉或黑曲霉。
5.根据权利要求1所述的全生物基高抗盐吸...
【专利技术属性】
技术研发人员：王文亮，任肖肖，李新平，张嘉怡，权靖雯，潘佳文，姚佳远，王紫薇，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：
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