CN100590144C - 马铃薯茎叶/木质素磺酸钠高吸水材料及其制备 - Google Patents

马铃薯茎叶/木质素磺酸钠高吸水材料及其制备 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种以马铃薯茎叶、木质素磺酸钠为原料制备的高吸水复合材料。该高吸水复合材料是将马铃薯茎叶经干燥、粉碎后，在微波辐射下与丙烯酸、丙烯酰胺接枝共聚，同时与木质素磺酸钠互穿，从而制备成可降解的半互穿网络型吸水材料。本发明所制备的吸水材料经测定：吸蒸馏水倍率可达自身干重的200～700倍，吸盐水(0.9%)倍率可达自身干重的20～80倍。

Description

马铃薯茎叶/木质素磺酸钠高吸水材料及其制备
技术领域
本发明属于高分子技术领域，涉及一种吸水材料，尤其涉及一种以天然废弃材料马铃薯茎叶、木质素磺酸钠为原料，经微波辐射合成的高吸水复合材料。
背景技术
马铃薯属一年生草本植物，在我国分布很广。由于其茎叶不能食用，一般被抛弃。这样既是一种浪费，又会对环境造成污染。鉴于其主要成分是纤维素，所以可以用来制备吸水材料。
木质素磺酸钠是亚硫酸盐制浆工艺的主要副产物，我国年产量约15万吨，目前仍有大量的制浆废液不经过处理而直接排放，对环境造成了极大的污染。鉴于其良好的润湿、渗透、分散，产生细微泡沫等的性能，且其分子结构中含有羟基、磺酸基等活性基团可用于制备吸水材料。
发明内容
本发明的目的在于提供一种以马铃薯茎叶、木质素磺酸钠为原料制备的高吸水复合材料。
本发明的另一目的是提供一种马铃薯茎叶/木质素磺酸钠高吸水复合材料的制备方法。
本发明的马铃薯茎叶/木质素磺酸钠高吸水复合材料，是由以下质量比份的原料配制而成：
木质素磺酸钠2～15份
马铃薯茎叶15～50份
丙烯酰胺30～90份
丙烯酸30～90份。
本发明马铃薯茎叶/木质素磺酸钠高吸水复合材料的制备方法，是将马铃薯茎叶经干燥、粉碎后，在微波辐射下与丙烯酸/丙烯酰胺接枝共聚，同时与木质素磺酸钠互穿，从而制备成可降解的半互穿网络型吸水材料。具体工艺如下骤：
①按所述质量配比将木质素磺酸钠溶于原料总量5～12倍的蒸馏水中；再加入干燥粉碎的马铃薯茎叶；
②加入所述配比量的丙烯酰胺、丙烯酸，在搅拌下加入原料总量0.2％～2％引发剂和原料总量0.2％～2％的交联剂，搅拌均匀，得到预反应物；
③将预反应物置于微波反应装置中，在辐射功率150～250W下，微波辐射3～8min，进行接枝聚合；
④将产物用甲醇浸泡1～5小时后烘干，粉碎即得。
本发明采用的木质素磺酸钠为亚硫酸盐制浆工艺的副产物。马铃薯茎叶可采用经乙醇提取茄尼醇后的马铃薯茎叶废渣。
本发明所述引发剂为过硫酸钾；交联剂为N，N-亚甲基双丙烯酰胺。
本发明采用的丙烯酸，是在冰水浴中，以20％的氢氧化钠中和后的丙烯酸盐与丙烯酸的混合物，其中和度为60～80％。
经测定，本发明制备的吸水材料，吸蒸馏水倍率可达自身干重的200～800倍，吸盐水(0.9％)倍率可达自身干重的20～80倍。
本发明相比现有技术具有如下优点：
1、本发明以廉价的马铃薯茎叶废弃物、木质素磺酸钠为原料，经微波辐射合成新型吸水材料，其成本低，吸水性能好；同时减轻了废弃物对环境造成的污染，做到了变废为宝，实现了资源的循环再利用。
2、本发明由于使用了微波技术，使反应周期比常规反应大大缩短，能耗低，提高了效率。
3、由于发明应用了天然材料为原材料，制得的产品具有良好的生物降解性能，且无毒副作用，是一种绿色环保的优良产品。
4、本发明的工艺简单，操作方便，易于工业化生产。
具体实施方式
实施例一
取11.1份蒸馏水，加入0.096份木质素磺酸钠，使其溶解。再将0.2份马铃薯茎叶(干燥、粉碎、用200目筛滤过后)加入其中，混合均匀，再依次加入过硫酸钾0.008份、N，N-亚甲基双丙烯酰胺0.010份、丙烯酰胺0.6份、由20％的氢氧化钠在冰水浴中和至中和度为70％的丙烯酸0.6份，充分搅拌均匀后，置于微波反应装置中，调节辐射功率为180W，辐射时间5.5min，进行接枝聚合。反应完成后，将产物用甲醇浸泡4小时后在40℃下烘干，粉碎即得。测定其吸水率等性能：其吸蒸馏水的倍率为548，吸盐水(0.9％)的倍率为79。
实施例二
取10份蒸馏水，加入0.12份木质素磺酸钠，使其溶解。再将0.2份马铃薯茎叶(干燥、粉碎、用200目筛滤过后)加入其中，混合均匀，再依次加入过硫酸钾0.010份、N，N-亚甲基双丙烯酰胺0.018份、丙烯酰胺0.9份、由20％的氢氧化钠在冰水浴中中和至中和度为75％的丙烯酸0.3份，充分搅拌均匀后，置于微波反应装置中，调节辐射功率为180W，辐射时间4.5min，进行接枝聚合。反应完成后，将产物用甲醇浸泡4小时后在50℃下烘干，粉碎即得。测定其吸水率等性能：吸蒸馏水的倍率为430，吸盐水(0.9％)的倍率为45。
实施例三
取11份蒸馏水，加入0.048份木质素磺酸钠，使其溶解。再将0.312份马铃薯茎叶(干燥、粉碎、用200目筛滤过后)加入其中，混合均匀，再依次加入过硫酸钾0.008份、N，N-亚甲基双丙烯酰胺0.010份、丙烯酰胺0.6份、由氢氧化钠在冰水浴中中和至中和度为70％的丙烯酸0.6份，充分搅拌均匀后，置于微波反应装置中，调节辐射功率为180W，辐射时间为4.5min，进行接枝聚合。反应完成后，将产物用甲醇浸泡4小时后在30℃下烘干，粉碎即得。测定其吸水率等性能：吸蒸馏水的倍率为697，吸盐水(0.9％)的倍率为82。
实施例四
取10份蒸馏水，加入0.072份木质素磺酸钠，使其溶解。再将0.386份马铃薯茎叶(干燥、粉碎、用200目筛滤过后)加入其中，混合均匀，再依次加入过硫酸钾0.010份、N，N-亚甲基双丙烯酰胺0.008份、丙烯酰胺0.3份、由氢氧化钠在冷水浴中中和至中和度为50％的丙烯酸0.9份，充分搅拌均匀后，置于微波反应装置中，调节辐射功率为180W，辐射时间为6.5min，进行接枝聚合。反应完成后，将产物用甲醇浸泡4小时后在30℃下烘干，粉碎即得。测定其吸水率等性能：吸蒸馏水的倍率为214，吸盐水(0.9％)的倍率为36。
上述各实施例中的采用的木质素磺酸钠是亚硫酸盐制浆工艺的副产物；采用的马铃薯茎叶是经乙醇提取茄尼醇后的马铃薯茎叶废渣。

Claims (7)

1、一种马铃薯茎叶/木质素磺酸钠高吸水复合材料，是由以下质量比份的原料配制而成：
木质素磺酸钠2～15份
马铃薯茎叶15～50份
丙烯酰胺30～90份
丙烯酸30～90份。
2、如权利要求1所述马铃薯茎叶/木质素磺酸钠高吸水复合材料的制备方法，包括以下工艺步骤：
①按所述质量配比将木质素磺酸钠溶于原料总量5～12倍的蒸馏水中；再加入干燥粉碎的马铃薯茎叶；
②加入所述配比量的丙烯酰胺、丙烯酸，在搅拌下加入原料总量0.2％～2％引发剂和原料总量0.2％～2％的交联剂，搅拌均匀，得到预反应物；
③将预反应物置于微波反应装置中，在辐射功率150～250W下，微波辐射3～8min，进行接枝聚合；
④将产物用甲醇浸泡1～5小时后烘干，粉碎即得。
3、如权利要求2所述马铃薯茎叶/木质素磺酸钠高吸水复合材料的制备方法，其特征在于：所述引发剂为过硫酸钾。
4、如权利要求2所述马铃薯茎叶/木质素磺酸盐高吸水复合材料的制备方法，其特征在于：所述交联剂为N，N-亚甲基双丙烯酰胺。
5、如权利要求2所述马铃薯茎叶/木质素磺酸钠高吸水复合材料的制备方法，其特征在于：所述丙烯酸是在冰水浴中，以20％的氢氧化钠中和后的丙烯酸盐与丙烯酸的混合物，其中和度为60～80％。
6、如权利要求2所述马铃薯茎叶/木质素磺酸钠高吸水复合材料的制备方法，其特征在于：所述木质素磺酸钠采用亚硫酸盐制浆工艺的副产物。
7、如权利要求2所述马铃薯茎叶/木质素磺酸钠高吸水材料的制备方法，其特征在于：所述马铃薯茎叶采用经乙醇提取茄尼醇后的马铃薯茎叶废渣。
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木质素磺酸钠与丙烯酸接枝共聚. 李风起，张琦，刘香兰.青岛科技大学学报，第24卷第1期. 2003
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聚丙烯酰胺-木质素磺酸钠复合铬冻胶堵水技术. 蒋成新.石油钻采工艺，第7期. 1988
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