一种具有高吸水速率的耐盐吸水树脂的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种具有高吸水速率的耐盐吸水树脂的制备方法，采用自由基聚合的方法，以水为溶剂，以过硫酸铵和四甲基乙二胺氧化还原体系为引发剂，N,N′-亚甲基双丙烯酰胺和纳米二氧化硅为交联剂与单体丙烯酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸共聚得到的具有高吸水速率的耐盐吸水树脂。应用于农、林、医药、卫生材料、建筑、日用化工、食品和环境保护等各个领域。本发明专利技术的方法合成反应条件温和、原料易得，成本低廉，单体转化率高，产物处理方便。制得的耐盐吸水树脂吸水量高，在纯水中，耐盐吸水树脂1min的吸水倍数最高可达约2000倍；在生理盐水中，耐盐吸水树脂1min的吸水倍数最高可达180倍，该树脂对不同的使用条件具有良好的适应性，便于推广使用。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及，采用自由基聚合的方法，以水为溶剂，以过硫酸铵和四甲基乙二胺氧化还原体系为引发剂，N,N′-亚甲基双丙烯酰胺和纳米二氧化硅为交联剂与单体丙烯酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸共聚得到的具有高吸水速率的耐盐吸水树脂。应用于农、林、医药、卫生材料、建筑、日用化工、食品和环境保护等各个领域。本专利技术的方法合成反应条件温和、原料易得，成本低廉，单体转化率高，产物处理方便。制得的耐盐吸水树脂吸水量高，在纯水中，耐盐吸水树脂1min的吸水倍数最高可达约2000倍；在生理盐水中，耐盐吸水树脂1min的吸水倍数最高可达180倍，该树脂对不同的使用条件具有良好的适应性，便于推广使用。【专利说明】
本专利技术涉及。
技术介绍
高吸水树脂是一种带有许多亲水基团的低交联度或者部分结晶性的高分子聚合物，因此它具有一般高分子化合物的特性，具有优异的吸水和保水性能，其可以吸收达自身重量几百倍到几千倍的水，吸水膨胀后形成凝胶体，保水能力极强，很高压力下也失水很少。同时它具备功能高分子材料的优点，可用于农林、园艺、医药、医疗、生理卫生、石油、化工、建材、环保、食品、人工智能材料、敏感材料、生化技术、造纸、纺织、日用化妆品等各个领域。 目前，丙烯酸系高吸水性树脂应用最为广泛，但是耐盐性能差。吸水能力易受金属离子作用而显著下降，通常从几百倍下降到几十倍。而高吸水性树脂的应用环境中大都含有K+、Ca2+、Na+等无机盐离子存在，这使它的应用范围受到限制，因此，提高高吸水性树脂的耐盐性能具有重要意义。为了解决上述技术问题，目前，已经有多种耐盐吸水树脂的出现，如中国专利文献CN103360549A (专利号:201310317160.4)公开了一种耐盐性吸水树脂，其主要由以下重量份比例的组分所制成:1-8份壳聚糖、0.1-0.5份丙烯酸酯、50-150份丙烯酸、6_10份顺丁烯二酸酐、4-10份耐盐性调节剂。其所用成分壳聚糖成本较高，不利于大规模工业化生产。中国专利文献CN102504288A (专利号:201110307687.X)公开了一种高吸水树脂的制备方法，使用自由基聚合引发剂，于包含表面活性剂和/或高分子保护胶体的石油烃类溶剂中，在内部交联剂的存在下，使水溶性烯属不饱和单体进行油包水体系中的反相悬浮聚合，在聚合反应和后处理过程添加含Si—OH和/或Si—O基团的物质，提高高吸水树脂的性能。使用的原料价格低廉，但该高吸水树脂的制备方法工艺复杂，且Imin内生理盐水吸水速率最高不超过50g/g，吸水速率较低。又如中国专利文献CN101402702A (专利号:200810197688.1)公开了一种提高丙烯酸高分子吸水树脂的耐盐性的改性方法，该专利在聚合过程中加入无机物例如氯化钙的方法，从而引入氯离子，采用相似相容原理，加强对于氯离子的吸收，进一步提高树脂的吸盐水率，该方法虽然能改进对于生理盐水溶液的吸收能力，但是吸水树脂产品对于含有多种离子的溶液吸收能力较差，并且产品功能单一。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供，能够较大幅度提高吸水树脂的耐盐性，并有极高的吸水速率。本专利技术所述的具有高吸水速率的耐盐吸水树脂，是采用自由基聚合的方法，以水为溶剂，以过硫酸铵和四甲基乙二胺氧化还原体系为引发剂，N，N'-亚甲基双丙烯酰胺和纳米二氧化硅为交联剂与单体丙烯酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸共聚得到的具有高吸水速率的耐盐吸水树脂。本专利技术的技术方案如下:，包括步骤如下:(I)向水中加入占单体总质量60~95wt%的单体丙烯酸，室温下搅拌至完全溶解，(2)向步骤(1)制得的体系加入单体2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸，室温下搅拌至完全溶解，单体2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸加入量为单体总质量的5~40wt%，(3)向步骤(2)制得的体系加入占单体总质量的0.5~10wt%的纳米二氧化硅，室温下搅拌至完全溶解；ΜΛΝ，Ν'-亚甲基双丙烯酰胺，室温下搅拌至完全溶解，所述N，N'-亚甲基双丙烯酰胺加入量为单体总质量的0.005~0.050wt%,(4)调节步骤(3)制得的体系中和度为55~95%，加入引发剂过硫酸铵，搅拌溶解后置于20~35°C的恒温水浴中，搅拌通氮气0.3~lh，相对于单体总质量，过硫酸铵加入量为0.10~0.45wt%，最佳用量为0.25wt%。(5)向步骤(4)制得的体系加入四甲基乙二胺，搅拌溶解后，搅拌通氮气8~15min进行除氧,相对于单体总质量，四甲基乙二胺加入量为0.10~0.45wt%,最佳用量为0.25wt%0(6)步骤(5)制得的体系，控制温度在20~65°C，反应2~12h，得透明黏溶液，SP为本专利技术的具有闻吸水速率的耐盐吸水树脂。在上述聚合体系中，单体丙烯酸与单体2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸总浓度为50~800g/L，最佳浓度为250g/L。根据本专利技术优选的，上述步骤(1)中，单体丙烯酸的加入量占单体总质量的75~85wt%，最佳加入量为78~82wt%。根据本专利技术优选的，上述步骤(2)中，单体2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸加入量单体总质量的15~25wt%，最佳加入量为单体总质量的18~22wt%。根据本专利技术优选的，上述步骤(3)中，纳米二氧化硅的加入量为单体总质量的1.0~5wt%，最佳加入量为1.5~3.0wt%,根据本专利技术优选的，上述步骤(3)中，所述N，N'-亚甲基双丙烯酰胺最佳加入量为单体总质量的0.010~0.025wt%。根据本专利技术，优选的，上述步骤(4)中是加入氢氧化钠调节体系中和度，优选体系中和度为65~90%，最佳体系中和度为75~85%。根据本专利技术，优选的，上述步骤(6)中温度为30~40°C，最佳温度为35°C。根据本专利技术，上述步骤(6 )中反应时间根据聚合体系中单体配比及浓度、弓丨发剂浓度、聚合温度等条件而定，在上述优选条件下反应时间为3~5h，最佳反应时间为4h。将上述步骤(6)中制得的具有高吸水速率的耐盐吸水树脂溶液进一步进行后处理:倒入无水乙醇中，沉淀出固体，干燥，粉碎，得具有高吸水速率的耐盐吸水树脂粉末。本专利技术制得的具有高吸水速率的耐盐吸水树脂应用于农、林、医药、卫生材料、建筑、日用化工、食品和环境保护等各个领域。本专利技术与已有技术相比，其主要优势在于:1.本专利技术制得的具有高吸水速率的耐盐吸水树脂吸水量高，在纯水中，耐盐吸水树脂Imin的吸水倍数最高可达约2000倍，同时还具有较好的保水性能。2.本专利技术制得的具有高吸水速率的耐盐吸水树脂具有良好的耐盐性,在生理盐水中，耐盐吸水树脂Imin的吸水倍数最高可达180倍。3.本专利技术制得的具有高吸水速率的耐盐吸水树脂具有良好的适应性，可以通过调控参数，使树脂有不同的性能:吸水量随温度增高而增大、吸水量随着温度的增高而先增大后降低及吸水量随着温度的升高保持稳定。该性能使树脂对不同的使用条件具有良好的适应性，便于推广使用。4.本专利技术的原料易得，成本低廉，合成简单，产率高，使用安全，储存方便。5.本专利技术的具有高吸水速率的耐盐吸水树脂的制备方法，反应条件温和，在稍高于室温的条件下即可成功引发聚合得到吸水树脂，且单体转化率高，产品后处理简单。6.本专利技术最终产物处理方便，处理原料为乙醇，成本低廉、无毒性。可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有高吸水速率的耐盐吸水树脂的制备方法，包括步骤如下：（1）向水中加入占单体总质量60～95%的单体丙烯酸，室温下搅拌至完全溶解，（2）向步骤（1）制得的体系加入单体2‑丙烯酰胺基‑2‑甲基丙磺酸，室温下搅拌至完全溶解，单体2‑丙烯酰胺基‑2‑甲基丙磺酸加入量为单体总质量的5～40wt%，（3）向步骤（2）制得的体系加入占单体总质量的0.5～10wt%的纳米二氧化硅，室温下搅拌至完全溶解；加入N,N′‑亚甲基双丙烯酰胺，室温下搅拌至完全溶解，所述N,N′‑亚甲基双丙烯酰胺加入量为单体总质量的0.005～0.050wt%，（4）调节步骤（3）制得的体系中和度为55～95%，加入引发剂过硫酸铵，搅拌溶解后置于20～35℃的恒温水浴中，搅拌通氮气0.3～1h，相对于单体总质量，过硫酸铵加入量为0.10～0.45wt%，（5）向步骤（4）制得的体系加入四甲基乙二胺，搅拌溶解后，搅拌通氮气8～15min进行除氧，相对于单体总质量，四甲基乙二胺加入量为0.10～0.45wt%，最佳用量为0.25wt%，（6）步骤（5）制得的体系，控制温度在20～65℃，反应2～12h，得透明黏溶液，即为本专利技术的具有高吸水速率的耐盐吸水树脂。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：谭业邦，辛海鹏，王小金，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东;37