CN104558442A - 一种壳聚糖交联聚马来酸酐高吸水树脂的合成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公布了高分子材料领域的一种壳聚糖交联聚马来酸酐高吸水树脂的合成方法，所述方法以可生物降解的N-马来酰化壳聚糖为交联剂，马来酸酐(MA)、丙烯酸(AA)为原料，过硫酸铵和亚硫酸氢钠为引发剂，采用水溶液自由基聚合反应合成了可生物降解的高吸水树脂，并利用正交试验法对合成条件进行了优化得到最佳合成条件，所述方法制得的壳聚糖交联聚马来酸酐高吸水树脂具有很好的吸水率、溶胀动力学性能、自然条件下的保水性能、重复吸水性能、pH敏感性和生物降解性。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种壳聚糖交联聚马来酸酐高吸水树脂的合成方法。
背景技术
高吸水性树脂(SAP)是一种出现于20世纪60年代具有优异的吸水性和保水性且具有微交联三维网络结构的新型功能高分子材料。由于它分子中含有大量的强亲水性基团(如羟基、羧基等)，而具有高分子电解质的分子扩张性能，同时，由于它独特的微交联三维网络结构，可以阻碍分子的进一步扩张，使得树脂在水中只溶胀不溶解，它吸收相当于自身重量数百倍或数千倍的水后形成凝胶状的物质，而且给它施加一定的压力所吸收的水分也不会漏出来，把吸水后的凝胶物重新干燥后还可以重复它的吸水性能，因而在工业、农林园艺、生理卫生、医药食品、土木工程、日用化工等各领域有着重要的应用前景。
高吸水树脂根据合成原料不同可分为纤维素类、淀粉类和合成高吸水树脂。
目前，对淀粉和纤维素类高吸水性树脂的研究已有大量报道，这类高吸水树脂的优点是价格低廉，缺点是吸水效果不好、产品易霉变，因此在应用方面受到很大的限制。采用亲水性的乙烯基单体(如丙烯酸、聚乙烯醇等)或者聚合物制造合成类高吸水树脂，其中，丙烯酸类高吸水树脂是最常见的合成高吸水树脂，其原料来源广泛，价格低廉，合成工艺简单，且产品的吸水效果较好。
但是，随着生活水平的不断提高，人们对高吸水树脂的性能要求不断提高，普通的高吸水树脂的性能将不能满足人们的要求，这就需要人们设计合成更高性能的高吸水树脂，使其在特定的环境下使用。用具有无毒、可生物降解、易于进行化学改性的天然高分子材料如淀粉、壳聚糖和纤维素为原料与亲水性的乙烯基单体(如丙烯酸、聚乙烯醇、丙烯酰胺等)接枝共聚制备高吸水性树脂是当前研究的热点。壳聚糖具有良好的抗菌性、可降解性和生物相容性等优异性能，在生理卫生材料用品制方面、高吸水性树脂方面都具有广阔的应用前景。
发明内容
为了解决以上问题，本发明提供了一种壳聚糖交联聚马来酸酐高吸水树脂的合成方法。
一种壳聚糖交联聚马来酸酐高吸水树脂的合成方法，所述方法包括以下步骤：
（1）取10-100份的壳聚糖于单口烧瓶中，加入50-200份去离子水，1-5份乙酸，搅拌使壳聚糖完全溶解后，逐滴加入1-100份马来酸酐的丙酮溶液，室温下继续搅拌反应5～10 h，用丙酮沉析出交联剂N-马来酰化壳聚糖，在40℃下，用真空干燥箱充分干燥至恒重，即得交联剂N-马来酰化壳聚糖；
（2）称取1-5份上述N-马来酰化壳聚糖于烧杯中，加入去离子水，搅拌至交联剂完全溶解后，向烧杯中加入2000-10000份的丙烯酸，混合均匀，用氢氧化钠溶液中和部分丙烯酸；
（3）接着加入质量分数为20%的马来酸酐100-500份，继续搅拌并加热使体系的温度升至50℃，使马来酸酐完全溶解，再加入过硫酸铵、亚硫酸氢钠复合引发剂；
（4）将反应液强力搅拌30～40s后，停止搅拌，并在60℃的条件下保温4 h完成聚合反应；
（5）将所得的吸水树脂用过量的蒸馏水浸泡48 h，使其充分溶胀，以除去未反应的单体和易溶物；
（6）将所得的吸水树脂放入冰箱中冷冻，完全固化后转入冷冻干燥机中，冷冻干燥24 h，制得干燥的壳聚糖交联聚马来酸酐高吸水树脂。
进一步地，步骤（3）中加入的过硫酸铵、亚硫酸氢钠复合引发剂中过硫酸铵与亚硫酸氢钠的摩尔比为1-10:5-20 。
进一步地，步骤（3）中加入的过硫酸铵、亚硫酸氢钠复合引发剂的重量份数为10-80份。
本发明达到的有益效果为：利用正交试验法对合成条件进行了优化得到最佳合成条件，所述方法制得的壳聚糖交联聚马来酸酐高吸水树脂具有很好的吸水率、溶胀动力学性能、自然条件下的保水性能、重复吸水性能、pH敏感性和生物降解性。
具体实施方式
实施例1
一种壳聚糖交联聚马来酸酐高吸水树脂的合成方法，所述方法包括以下步骤：
（1）取10份的壳聚糖于单口烧瓶中，加入50份去离子水，1份乙酸，搅拌使壳聚糖完全溶解后，逐滴加入10份马来酸酐的丙酮溶液，室温下继续搅拌反应5 h，用丙酮沉析出交联剂N-马来酰化壳聚糖，在40℃下，用真空干燥箱充分干燥至恒重，即得交联剂N-马来酰化壳聚糖；
（2）称取1份上述N-马来酰化壳聚糖于烧杯中，加入去离子水，搅拌至交联剂完全溶解后，向烧杯中加入2000份的丙烯酸，混合均匀，用氢氧化钠溶液中和部分丙烯酸；
（3）接着加入质量分数为20%的马来酸酐100份，继续搅拌并加热使体系的温度升至50℃，使马来酸酐完全溶解，再加入过硫酸铵、亚硫酸氢钠复合引发剂，其中过硫酸铵、亚硫酸氢钠复合引发剂中过硫酸铵与亚硫酸氢钠的摩尔比为1:5，加入的过硫酸铵、亚硫酸氢钠复合引发剂的重量份数为10份；
（4）将反应液强力搅拌30s后，停止搅拌，并在60℃的条件下保温4 h完成聚合反应；
（5）将所得的吸水树脂用过量的蒸馏水浸泡48 h，使其充分溶胀，以除去未反应的单体和易溶物；
（6）将所得的吸水树脂放入冰箱中冷冻，完全固化后转入冷冻干燥机中，冷冻干燥24 h，制得干燥的壳聚糖交联聚马来酸酐高吸水树脂。
实施例2
一种壳聚糖交联聚马来酸酐高吸水树脂的合成方法，所述方法包括以下步骤：
（1）取100份的壳聚糖于单口烧瓶中，加入200份去离子水， 5份乙酸，搅拌使壳聚糖完全溶解后，逐滴加入100份马来酸酐的丙酮溶液，室温下继续搅拌反应10 h，用丙酮沉析出交联剂N-马来酰化壳聚糖，在40℃下，用真空干燥箱充分干燥至恒重，即得交联剂N-马来酰化壳聚糖；
（2）称取5份上述N-马来酰化壳聚糖于烧杯中，加入去离子水，搅拌至交联剂完全溶解后，向烧杯中加入10000份的丙烯酸，混合均匀，用氢氧化钠溶液中和部分丙烯酸；
（3）接着加入质量分数为20%的马来酸酐100份，继续搅拌并加热使体系的温度升至50℃，使马来酸酐完全溶解，再加入过硫酸铵、亚硫酸氢钠复合引发剂，其中过硫酸铵、亚硫酸氢钠复合引发剂中过硫酸铵与亚硫酸氢钠的摩尔比为5: 20，加入的过硫酸铵、亚硫酸氢钠复合引发剂的重量份数为80份；
（4）将反应液强力搅拌40s后，停止搅拌，并在60℃的条件下保温4 h完成聚合反应；
（5）将所得的吸水树脂用过量的蒸馏水浸泡48 h，使其充分溶胀，以除去未反应的单体和易溶物；
（6）将所得的吸水树脂放入冰箱中冷冻，完全固化后转入冷冻干燥机中，冷冻干燥24 h，制得干燥的壳聚糖交联聚马来酸酐高吸水树脂。
实施例3
一种壳聚糖交联聚马来酸酐高吸水树脂的合成方法，所述方法包括以下步骤：
（1）取80份的壳聚糖于单口烧瓶中，加入150份去离子水，3份乙酸，搅拌使壳聚糖完全溶解后，逐滴加入80份马来酸酐的丙酮溶液，室温下继续搅拌反应8h，用丙酮沉析出交联剂N-马来酰化壳聚糖，在40℃下，用真空干燥箱充分干燥至恒重，即得交联剂N-马来酰化壳聚糖；
（2）称取3份上述N-马来酰化壳聚糖于烧杯中，加入去离子水，搅拌至交联剂完全溶解后，向烧杯中加入8000份的丙烯酸，混合均匀，用氢氧化钠溶液中和部分丙烯酸；
（3）接着加入质量分数为20%的马来酸酐300份，继续搅拌并加热使体系的温度升至50℃，使马来酸酐完全溶解，再加入过硫酸铵、亚硫酸氢钠复合引发剂，其中过硫酸铵、亚硫酸氢钠复合引发剂中过硫酸铵与亚硫酸氢钠的摩尔比为3:16，加入的过硫酸铵、亚硫酸氢钠复合引发剂的重量份数为70份；
（4）将反应液强力搅拌40s后，停止搅拌，并在60℃的条件下保温4 h完成聚合反应；
（5）将所得的吸水树脂用过量的蒸馏水浸泡48 h，使其充分溶胀，以除去未反应的单体和易溶物；
（6）将所得的吸水树脂放入冰箱中冷冻，完全固化后转入冷冻干燥机中，冷冻干燥24 h，制得干燥的壳聚糖交联聚马来酸酐高吸水树脂。
Claims (3)
1.一种壳聚糖交联聚马来酸酐高吸水树脂的合成方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
（1）取10-100份的壳聚糖于单口烧瓶中，加入50-200份去离子水，1-5份乙酸，搅拌使壳聚糖完全溶解后，逐滴加入1-100份马来酸酐的丙酮溶液，室温下继续搅拌反应5～10 h，用丙酮沉析出交联剂N-马来酰化壳聚糖，在40℃下，用真空干燥箱充分干燥至恒重，即得交联剂N-马来酰化壳聚糖；
（2）称取1-5份上述N-马来酰化壳聚糖于烧杯中，加入去离子水，搅拌至交联剂完全溶解后，向烧杯中加入2000-10000份的丙烯酸，混合均匀，用氢氧化钠溶液中和部分丙烯酸；
（3）接着加入质量分数为20%的马来酸酐100-500份，继续搅拌并加热使体系的温度升至50℃，使马来酸酐完全溶解，再加入过硫酸铵、亚硫酸氢钠复合引发剂；
（4）将反应液强力搅拌30～40s后，停止搅拌，并在60℃的条件下保温4 h完成聚合反应；
（5）将所得的吸水树脂用过量的蒸馏水浸泡48 h，使其充分溶胀，以除去未反应的单体和易溶物；
（6）将所得的吸水树脂放入冰箱中冷冻，完全固化后转入冷冻干燥机中，冷冻干燥24 h，制得干燥的壳聚糖交联聚马来酸酐高吸水树脂。
2.根据权利要求1所述的一种壳聚糖交联聚马来酸酐高吸水树脂的合成方法，其特征在于，步骤（3）中加入的过硫酸铵、亚硫酸氢钠复合引发剂中过硫酸铵与亚硫酸氢钠的摩尔比为1-10:5-20 。
3.根据权利要求1所述的一种壳聚糖交联聚马来酸酐高吸水树脂的合成方法，其特征在于，步骤（3）中加入的过硫酸铵、亚硫酸氢钠复合引发剂的重量份数为10-80份。
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