一种纤维素基吸水材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种纤维素基吸水材料的制备方法，该方法的主要操作步骤是：将天然纤维素材料经粉碎后用蒸馏水、乙醇洗涤，再烘干；再进行低温等离子体处理，处理条件为处理电压50～210V、真空度800～1500Pa、放电时间为30～250s；再将纤维素置于质量浓度为10％～50％的单体溶液中，再向单体和纤维素的混合溶液中加入引发剂和交联剂，并通入氮气保护，在40～80℃条件下接枝共聚反应10～40min后，再烘干即得到纤维素基吸水材料。本发明专利技术制备的纤维素基吸水材料可用于婴儿一次性尿布、妇女卫生巾、餐巾、手帕、绷带、脱脂棉、手术衬垫等，还可利用树脂的缓释性，用作香味剂和防臭剂的载体材料，达到芳香除臭的效果等。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及吸水材料，具体是。
技术介绍
目前市场上对高吸水性材料的需求量越来越高，因为它在个人卫生用品、工农业生产、土木建筑等各个领域都有广泛用途。然而大多数高吸水性材料研究都存在一些问题(1)离子型高吸水材料的耐盐性不好；(2)非离子型的高吸水性材料，吸水速率快，耐盐性较离子型好，但是其吸水性能差。在各种实际应用场合中，往往需要吸水剂具有一定的耐盐性和凝胶强度。因此，市场上需要开发出一种高性能化的吸水材料。高性能化吸水材料是既具有优良的吸水性能和保水性能，又具有吸水速率快、吸水后凝胶强度好和耐盐性等。目前采用的措施主要有在主链上引入非离子型亲水基团；改变交联剂，使交联剂含有大量的亲水基团等。纤维素系高吸水材料是三维空间网络结构构成的高聚物，其吸水既有物理吸附，又有化学吸附，可吸收成千上百倍的水。目前纤维素系高吸水性材料的合成原理主要是自由基引发聚合，其具体过程是在引发剂的作用下，首先在纤维素大分子上产生游离基，与单体反应，形成接枝共聚物。引发方法主要以化学引发为主，另外也有物理法引发如6tlCo辐射引发法、微波辐射法、等离子体辐射等。纤维素系高吸水性材料的合成方法主要是溶液聚合，也有反相悬浮聚合，均相接枝聚合等。但由于反相悬浮聚合体系不稳定，带来测定困难、数据波动、对处理结论印象甚大等缺点，导致理论技术尚不成熟，因此限制了它的应用。均相接枝聚合需要寻找一种能够有效溶解纤维素的溶剂，而目前所研究的纤维素溶剂体系的价格普遍很高，且回收困难，因此也限制了此种方法的应用。由于溶液聚合法是纤维素接枝产物合成最普遍、最可靠的一种方法，而辐射聚合自由基生成速率变化范围很大，并且可以很容易地通过控制辐射剂量率来调节自由基生成速率。因此，在等离子体辐射协同条件下采用溶液聚合的方式来制备纤维素基吸水材料，是克服以上方法的不足，满足市场需求的一种有效的方法。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种新的纤维素基吸水材料的制备方法，使制成的纤维素基吸水材料不但具有较好的吸水性能，而且还具有较好的耐盐性。本专利技术以如下技术方案解决上述技术问题本专利技术纤维素基吸水材料的制备方法，它的操作步骤如下1)将天然纤维素材料经粉碎机粉碎后，取40 60目筛的纤维材料，常温下用蒸馏水洗涤三次，再用体积浓度为80%的乙醇洗涤两次，以去除纤维中的杂质，再在60°C的条件下烘干备用；2)取上述处理过的纤维素置于等离子体反应腔中进行低温等离子体处理，等离子体处理条件为处理电压50 210V、真空度800 1500Pa、放电时间为30 250s ；A 3)按单体和2)步骤得到的纤维素质量比为4 1 9 1的比例将上述处理后的纤维素置于质量浓度为10% 50%的单体溶液中，再按引发剂占单体用量的0.5% 4. 5%和交联剂占单体用量的0. 05% 0. 3%的比例分别向单体和纤维素的混合溶液中加入引发剂和交联剂，并通入氮气保护，同时设置搅拌器以100 200r/min的搅拌速度搅拌溶液，在40 80°C条件下接枝共聚反应10 40min后，取出反应容器中的产品，并在60°C 条件下烘干，即得到纤维素基吸水材料。所述天然纤维素材料为甘蔗渣、木薯秆、玉米秆、棉杆、荞麦秆、桦木、桉木、杨木的纤维。所述单体是丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、丙烯腈或它们的混合物，其中丙烯酸的中和度为60% 80%。所述弓ι发剂是热分解弓I发剂、氧化还原弓I发剂或铈离子弓I发剂。所述热分解引发剂是过硫酸盐、芳基偶氮氨基化合物或芳基偶氮硫醚；氧化还原引发剂是过硫酸盐-硫醇氧化还原引发体系、过硫酸盐-亚硫酸氢盐氧化还原体系或有机过氧化氢-亚铁盐氧化还原引发体系；铈离子引发剂是硫酸铈。所述过硫酸盐是过硫酸钾或过硫酸铵；过硫酸盐-硫醇氧化还原引发体系是过硫酸钾-伯十二碳硫醇或叔十二碳硫醇；有机过氧化氢-亚铁盐氧化还原引发体系是C1-C5W 直链和支链过氧化氢-硫酸亚铁或氯化亚铁。所述交联剂包括N取代丙烯酰胺衍生物型交联剂、羟基型交联剂和环氧型交联剂。所述N取代丙烯酰胺衍生物型交联剂是N，N-亚甲基双丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、N-甲氧甲基丙烯酰胺或N-异丙氧甲基丙烯酰胺；羟基型交联剂是丙烯酸羟乙酯、丙烯酸-β -羟丙酯、甲基丙烯酸-β -羟丙酯或甲基丙烯酸-β -羟乙酯；环氧型交联剂是甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸缩水甘油酯或烯丙基缩水甘油醚。本专利技术以天然纤维为原料，采用等离子体辐射协同引发与引发剂引发这种物理和化学引发方法相结合的自由基接枝共聚反应方法，使含有亲水性基团的单体与纤维素之间发生接枝共聚反应，制备出一种既具有优良的吸水性能和保水性能，又具有吸水后凝胶强度好、耐盐性高等特点的纤维素基吸水材料。本专利技术制备的纤维素基吸水材料可用于婴儿一次性尿布、妇女卫生巾、餐巾、手帕、绷带、脱脂棉、手术衬垫等；此外还可利用树脂的缓释性，用作香味剂和防臭剂的载体材料，达到芳香除臭的效果等。附图说明图1是本专利技术实例2的纤维素基吸水材料对盐水的吸收倍率。图2是本专利技术实例2的纤维素基吸水材料的保水性能测定。具体实施例方式下面对本专利技术方法作进一步的详细描述。1)将天然纤维素材料经粉碎机粉碎后，取40 60目筛的纤维材料，常温下用蒸馏水洗涤三次，再用体积浓度为80%的乙醇洗涤两次，以去除纤维中的杂质，在60°C条件下烘干备用。该步骤中采用的天然纤维素材料可以是甘蔗渣、木薯秆、玉米秆、棉杆、荞麦秆等农林废弃物，也可以是桦木、桉木、杨木等纤维素含量较高的木材原料。在该步骤中所述的天然纤维素原料中，以通过蒸煮和漂白的方式去除大量原料本身含有的木素和半纤维素。2)取一定量上述处理过的纤维素置于低温等离子体反应腔中进行处理，等离子体处理条件为处理电压50 210V、真空度800 1500Pa、放电时间30 250s。该步骤采用的等离子体反应腔的规格为频率为8 18KHZ、放电功率为IOOff (2000Pa)、电极尺寸为80mmX 125mm、两电极间隙为7mm 55mm。3)按单体和2)步骤得到的纤维素质量比为4 1 9 1的比例将上述处理后的纤维素置于质量浓度为10% 50%的单体溶液中，再按引发剂占单体用量的质量百分比为0% 4. 5%和交联剂占单体用量的质量百分比为0. 05% 0. 3%的比例分别向单体和纤维素的混合溶液中加入引发剂和交联剂，并通入氮气保护，同时设置搅拌器以100 200r/min的搅拌速度搅拌溶液，在40 80°C条件下接枝共聚反应10 40min后，取出反应容器中的产品，并在60°C条件下烘干，即得到本专利技术产品纤维素基吸水材料。该步骤中采用的单体是含有亲水基团的丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、丙烯腈或它们的混合物，其中丙烯酸的中和度为60% 80%。采用的引发剂是热分解引发剂、氧化还原引发剂或铈离子引发剂。其中热分解引发剂是过硫酸盐、芳基偶氮氨基化合物或芳基偶氮硫醚；氧化还原引发剂是过硫酸盐-硫醇氧化还原引发体系、过硫酸盐-亚硫酸氢盐氧化还原体系或有机过氧化氢-亚铁盐氧化还原引发体系；铈离子引发剂是硫酸铈。所述过硫酸盐又包括过硫酸钾和过硫酸铵；所述过硫酸盐-硫醇氧化还原引发体系包括过硫酸钾-伯十二碳硫醇和叔十二碳硫醇；所述有机过氧化氢-本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱红祥，夏南南，何辉，穆英啸，覃程荣，周敬红，宋雪萍，王双飞，邓超冰，王英辉，
申请(专利权)人：广西大学，
类型：发明
国别省市：