CN101357971A - 有机溶剂吸水剂及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
一种有机溶剂吸水剂，由下列原料及其重量份组成：1－3份木粉、10－30份水、8－25份丙烯酸、3－8份30％氢氧化钠溶液、0.04－0.12份过硫酸钾，混合后在氮气氛围中加热、搅拌共聚反应成为高粘稠度的淡棕黄色膏状物，干燥、粉碎后呈淡棕黄色、粒度为40－100目的粉状物，吸水率600－800、吸水速率25g/min。本吸水剂经过木粉软化物的制备、共聚物的制备、吸水剂的制备三个步骤，应用于要求纯度不高的非医用、非食品用有机溶剂作吸水剂、也适于作土壤保水剂、水泥养护剂。本发明用木粉作主要原料，综合利用木粉中的纤维素、半纤维素和木质素作共聚物的骨架和交联剂，木材利用率高、成本低、对环境无污染。
Description
技术领域
本发明涉及一种有机高分子化合物，具体说是一种与有机溶剂不相溶的高吸水率的吸水剂及其生产方法。
背景技术
许多工业化生产获得的有机溶剂中含有水，如乙醇、二甲基亚砜、N，N-二甲基甲酰胺、吡啶等都含有一定量的水分，将上述有机溶剂应用于某些特定的场合，会有无水的要求，如乙醇，作为燃料，或用于电子元件制造、高级化妆品溶剂、化工生产原料等都需用无水乙醇。其他有机溶剂在许多场合应用也有无水的要求。目前有机溶剂的脱水有多种方法，不同的有机溶剂的脱水方法既有通用方法，也有特定的方法。以下以乙醇为例来说明：众所周知，乙醇可采用共沸精馏法，但该法能耗高；如用分子筛吸附法，可用于中小规模，但再生分子筛和装填脱水柱劳动强度大。CN02150135.1和CN200610017885.1分别公开了郑州大学生化工程中心的“含水乙醇脱水用吸附剂”和“一种乙醇脱水用吸附剂”两项专利申请，用羧甲基淀粉作吸附剂对乙醇进行脱水，无疑比共沸精馏节能，比分子筛吸附法成本低，操作方便。但上述两专利技术均为淀粉改性吸水剂，吸水后凝胶强度降低，产生溶解损失而影响保水能力和降低使用寿命，淀粉链段易受微生物侵蚀而失去吸水和保水能力，与生理液接触会发硬，影响使用范围。
CN200410050060.0公告了北京理工大学的“纤维素改性高吸水性树脂的制备方法”专利技术，采用了天然纤维素或其衍生物为骨架物，以丙烯酸为接枝单体，用碱调整中和度，加入过硫酸钾、过硫酸铵等作为引发剂，在加温、搅拌及氮气保护中共聚反应得粗产品，再粉碎后用有机溶剂洗涤，真空干燥，粉碎成专用于制造医用卫生材料的高吸水性树脂。该树脂消除了淀粉改性吸水剂的吸水后凝胶强度降低、溶解损失影响吸水保水性能和使用寿命短、微生物侵蚀等缺陷，是一种显著的技术进步。或许该专利是因制造医用卫生材料的专用要求，需要纯度高、杂质少的原料，因而采用天然纤维素及其衍生物为骨架物，粗制所得成品还需洗涤，原料成本高、工序多、污染环境。
发明内容
针对现有技术的上述不足，本发明要解决的技术问题是设计出一种把木材中的纤维素、半纤维素均作为骨架物，木质素作为交联剂，木材利用率高的，不必经过木材预处理制取纤维素因而避免了酸、碱对环境污染的，工序少、成本低的有机溶剂吸水剂及其生产方法。
解决上述技术问题的技术方案是：
本有机溶剂吸水剂由下列原料及其重量份配比而成：1-3份木粉、10-30份水、8-25份丙烯酸、3-8份30％氢氧化钠溶液、0.04-0.12份过硫酸钾，混合后在氮气氛围中加热、搅拌共聚反应成为高粘稠度的淡棕黄色膏状物，干燥、粉碎后呈淡棕黄色、粒度为40-100目的粉状物，吸水率(g/g)600-800、吸水速率(凝胶质量法)25g/min。
所说的木粉为40-100目的针叶树木粉。
本有机溶剂吸水剂的生产方法按如下步骤进行：
(1)木粉软化物的制备：在反应釜中加入40-100目的针叶树木粉1-3重量份、加入水10-30重量份，向反应釜充氮气，在氮气氛围中升温至80-90℃，搅拌0.5-1h，生成木粉软化物；
(2)共聚物的制备：在步骤(1)制成的软化物中加入作为接枝单体的丙烯酸8-25重量份，加入浓度为30％的氢氧化钠溶液3-8重量份，调整中和度至60％，再加入作为引发剂的过硫酸钾0.04-0.12重量份，控制反应温度为30-60℃，共聚反应1.5-4h，得淡棕黄色高粘稠度的膏状共聚物初产品；
(3)吸水剂的制备：将步骤(2)制得的共聚物初产品进行干燥、粉碎成40-100目的淡棕黄色物粉状物后密封包装即成。
本发明的有益效果是：采用木粉为主要原料，既利用其纤维素、半纤维素作骨架，还利用其木质素作交联剂，木材的利用率高，并且省去了木材预处理工序，避免了酸、碱对环境的危害，省去了粗成品的洗涤工序，也就不会造成产品在洗涤中的流失和洗涤剂外逸对环境的负面影响，工序少，成本低。
具体实施方式
本发明结合实施例作进一步详述：
本发明以木粉为主要原料，利用了其中的纤维素、半纤维素作骨架，利用木质素高分子结构作为交联剂。木质素是由苯丙烷单元(C6-C3)通过醚键和碳-碳键连接的复杂的天然高聚物，其生物量在自然界仅次于纤维素，属绿色无害的可再生资源。针叶树细胞壁中大部分半纤维素和部分纤维素与木质素能形成化学的或物理的连接，针叶树的木质素和多糖构成的木质素-多糖复合体LCC结构比阔叶树要紧密得多。利用针叶树LCC特别牢固的特点，因此选择针叶树木粉作为吸水剂的主要原料。在反应器中将木粉和水，在通入氮气的条件下，加温搅拌，再加入引发剂过硫酸钾和60％中和度的单体丙烯酸进行接枝共聚，最后将反应物经干燥、粉碎制得本吸水剂，吸水率(g/g)600-800、吸水速率(凝胶质量法)25g/min。
下面将参与共聚反应的各原料及其重量份配比的8个实施例列于下表：
实施例1(见表中实施例1相应原料及重量份)：向反应釜中加入40目的杉木木粉2重量份(下同)，加20份水，向反应釜充氮气至无氧，升温至85℃，搅拌0.5h，生成木粉软化物，再加入丙烯酸16.8份，加入5.6份浓度为30％的NaOH溶液调整中和度为60％，加过硫酸钾0.08份，控制共聚反应温度50℃，搅拌反应2h，制得淡棕黄色膏状物，经干燥至恒重后即进行粉碎成40目粉末，密封包装即成。
实施例2-8的相应原料及重量份、反应条件见表中所示，其余方法同实施例1。
需说明的是共聚反应中丙烯酸中和度可以控制在50-90％，丙烯酸加入量一定时，丙烯酸中和度越高，需30％NaOH量越多；丙烯酸中和度60％时，随丙烯酸加入量增加所需30％NaOH量增加；丙烯酸中和度60％，且丙烯酸加入量一定时，随NaOH浓度提高所需NaOH量减少。本发明之所以中和度定为60％，因这样制成的干燥剂吸水率最高。
本发明中木粉和吸水剂的粒度定为40-100目，也不必受此约束，小于100目，大于40目均可。
本吸水剂在具体应用时，可在盛有有机溶剂的容器中加入约占溶剂重量的3-8％吸水剂(有机溶剂含水率≤15％)，搅拌3min后，用≥300目尼龙袋过滤即可，吸水剂干燥后重复利用；或将吸水剂加在吸附柱中，将含有水分的有机溶剂注入吸附柱，在流经过程中吸水，再用热气通向吸附柱烘干吸水剂再重复利用。
本方法中，以丙烯酸做接枝单体，没有安排同样可做接枝单体的丙烯酰胺，是因为丙烯酰胺做接枝单体制得的吸水率比丙烯酸低。引发剂选用要综合考虑无毒、反应活跃、成本低、溶解特性等因素，决定选用过硫酸钾，其余常规的过硫酸铵、高锰酸钾、过氧化氢、硝酸铈铵等也可用。调整丙烯酸中和度的碱类除NaOH外，Na2CO3、NaHCO3均可。
本发明核心创意是交联剂由现有技术用的N，N-二甲基双丙烯酰胺、二乙烯苯、环氧氯丙烷等化工原料改用木粉中的木质素，利用木粉中所含的纤维素、半纤维素作骨架，尤其是用木质素作为交联剂是前所未有的，这样，一方面大大提高了木材的利用率，提高了等量木材制成吸水剂的得率，另一方面不必对木材进行预处理，省时间、省工序，成本低，避免了酸、碱对环境的污染。制成的吸水剂尤其适合作要求纯度不高的土壤保水剂、水泥保养剂、非医用、食品用的有机溶剂吸水剂。
Claims (3)
1、一种有机溶剂吸水剂，其特征是由下列原料及其重量份混合后在氮气氛围中加热、搅拌共聚反应而成：1-3份木粉、10-30份水、8-25份丙烯酸、3-8份30％氢氧化钠溶液、0.04-0.12份过硫酸钾，初始产品为高粘稠度的淡棕黄色膏状物，干燥、粉碎后呈淡棕黄色、粒度为40-100目的粉状物，吸水率600-800、吸水速率25g/min。
2、如权利要求1所述的有机溶剂吸水剂，其特征是所说的木粉为40-100目的针叶树木粉。
3、如权利要求1所述的有机溶剂吸水剂的生产方法，其特征是按如下步骤进行：
(1)木粉软化物的制备：在反应釜中加入40-100目的针叶树木粉1-3重量份、加入水10-30重量份，向反应釜充氮气，在氮气氛围中升温至80-90℃，搅拌0.5-1h，生成木粉软化物；
(2)共聚物的制备：在步骤(1)制成的软化物中加入作为接枝单体的丙烯酸8-25重量份，加入浓度为30％氢氧化钠溶液3-8份，调整中和度至60％，再加入作为引发剂的过硫酸钾0.04-0.12重量份，控制反应温度为30-60℃，共聚反应1.5-4h，得淡棕黄色高粘稠度的膏状的共聚物初产品；
(3)吸水剂的制备：将步骤(2)制得的共聚物初产品进行干燥、粉碎成40-100目的淡棕黄色物粉状后密封包装即成。
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| CN103145926A (zh) * | 2013-01-17 | 2013-06-12 | 安徽安生生物化工科技有限责任公司 | 一种木质素基聚丙烯酸微凝胶多效吸附剂的制备方法 |
| CN108912282A (zh) * | 2018-06-07 | 2018-11-30 | 南京林业大学 | 一种多元复合接枝改性高吸水树脂的制作方法 |
| CN110054859A (zh) * | 2019-04-19 | 2019-07-26 | 苏州国建慧投矿物新材料有限公司 | 改性膨润土及其制备方法 |
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2008
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