一種天然高抗菌性吸水樹脂的製備方法
2023-04-29 13:23:01
一種天然高抗菌性吸水樹脂的製備方法
【專利摘要】本發明涉及一種天然高抗菌性吸水樹脂的製備方法。該方法是在冰水浴條件下，用鹼液中和丙烯酸溶液，然後依次加入丙烯醯胺、天然聚電解質殼聚糖，交聯劑和引發劑，攪拌均勻，然後在70～90℃反應，待體系出現凝膠後，繼續反應溫度條件下保溫1h，取出產品，剪碎後烘乾至恆重，然後粉碎，過篩，即得天然高抗菌性吸水樹脂。本發明採用水溶液聚合法製備所述天然高抗菌性吸水樹脂，聚合速度快，分子量高；以水為介質，反應熱易導出，反應安全，操作簡單。
【專利說明】一種天然高抗菌性吸水樹脂的製備方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬功能高分子材料領域，具體地涉及一種天然高抗菌性吸水樹脂及其製備 方法。
【背景技術】
[0002] 高吸水性樹脂（簡稱SAP)是近年開發出來的一種新型功能性高分子材料。廣泛應 用於成人紙尿褲、衛生巾、嬰兒紙尿褲等吸水性衛生材料、防烘材料、電纜防水材料、食品等 包裝材料、建築阻水材料、農林業保水抗旱材料等，其中用量最大的是在嬰兒和婦女衛生巾 用吸水樹脂。由於樹脂在使用時處於溫溼的環境中，極易滋生細菌，會對使用者的健康造成 極大的威脅。據報導，目前世界上作為衛生保健和化妝品用的高吸水性樹脂佔總量的80% 以上，特別是在老人護理用的失禁用品上，對高吸水樹脂提出了更高的要求，它不但要求較 高的吸水性和保水性，而且需要一定的抗菌、殺菌及異味控制性能，以保證在使用過程的安 全有效環保。
[0003] 為使吸水樹脂得到更廣泛的應用，人們常在製備吸水樹脂中添加抗菌劑，從而獲 得抗菌吸水樹脂。抗菌吸水樹脂中使用的抗菌劑可歸為無機類、有機類和天然類。有機類 抗菌劑初始殺菌力強、殺菌即效和抗菌廣譜性好，但存在毒理安全差，化學穩定性差，會使 微生物產生的耐藥性，易遷移耐久性差。無機抗菌劑通過將無機抗菌材料固有的穩定和抗 菌成分的高效性、廣譜性相結合，但成本高，技術未成熟。天然抗菌劑的優點是，不屬化學制 品，完全是從天然食物或植物中提取，或直接使用的，在生產和使用過程中，對人畜或環境 一般不產生汙染危害，生物相容性好，抗菌效果好，因而受到青睞。
[0004] 中國專利CN101531728A提出了一種製備高吸水性樹脂的方法，由於生產過程中 使用大量的表面活性劑，從指標上看，產品的各項指標都達到市場上同類產品的水平，但在 應用性能存在許多不足之處，如：反滲大，通液性能差等，嚴重影響到了 SAP的性能的均衡 問題；並且不能有效抑制細菌的滋生、不具有異味控制功能。
[0005] 抗菌型高吸水性樹脂的開發方面，國內外研發機構也發表了一些專利，中國專 利CN1670047公布了一種抗菌型高吸水性樹脂及其製備方法，通過在中和液中加入烯丙 基結構長鏈季銨鹽陽離子性單體，由於季銨鹽陽離子性單體使用量大，會明顯降低SAP溶 液的表面張力，引起使用該產品衛生材料反滲大，會嚴重影響產品的應用性能。中國專利 CN101864134也公布了一種高吸水性樹脂的製備方法，在中和液中加入可溶性鋅鹽或在擠 出造粒過程中噴入可溶性鋅鹽溶液的方法，合成抗菌型高吸水性樹脂，樹脂的抗菌率基本 在93?98. 2 %，該專利採用水溶性鋅鹽會影響SAP的吸液性能，同時由於鋅鹽是可溶性的， 在SAP水溶膠內溶解性大，乾燥後鋅鹽基本均勻分散在SAP的內部，而只有當SAP表面上鋅 鹽達到一定的濃度時才能達到較好抗菌效果。應該說，這二個專利的產品都具有一定的抗 菌效果，但使用後都會對SAP應用性能產生不良影響。
【發明內容】
[0006] 本發明的目的在於提供一種天然高抗菌性吸水樹脂的製備方法，該樹脂是利用 具有抗菌殺菌性能的天然聚合物殼聚糖與丙烯酸類單體聚合製備而成的，殼聚糖的加入， 使樹脂在具有優良的吸水保水性能同時又具有優異的抗菌性能，作為嬰兒紙尿褲、成人紙 尿褲、紙尿布等衛生材料使用時具有安全環保的優點。
[0007] 本發明解決其技術問題所採用的技術方案是：
[0008] -種天然高抗菌性吸水樹脂的製備方法，其製備方法如下：
[0009] 1)稱取50g的丙烯酸於三口燒瓶中，在冰水浴下，用鹼液配製成60?80%的丙烯 酸鹽溶液，
[0010] 2)在丙烯酸鹽溶液此溶液中加入佔丙烯酸量20?40%的丙烯醯胺，並加入40? 65g去離子水、加入10?30g質量分數為10?30%的殼聚糖水溶液、加入質量分數為1? 2%的交聯劑，攪拌均勻，得前期溶液；
[0011] 3)在室溫下，將佔前期溶液質量份數2?4 %的氧化組分和0. 5?3 %的還原組分 分別加入三口燒瓶中，攪拌均勻，然後在70?90°C下反應，待體系出現凝膠後，繼續在反應 溫度條件下保溫lh，然後出料、水洗、醇浸泡衝洗、剪碎、烘乾、粉碎，即得本發明的天然高抗 菌性吸水樹脂。
[0012] 具體地，所述鹼液為氫氧化鈉、氫氧化鉀或氨水溶液，鹼液的質量百分濃度為 25%。
[0013] 具體地，所述殼聚糖分子量Mw = 3000-10000g/mol。
[0014] 具體地,所述交聯劑為N，N，一亞甲基雙丙烯醯胺、聚乙二醇二丙烯酸酯、雙丙烯 酸丁二醇酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯中的一種或幾種。
[0015] 具體地，所述氧化組分為過硫酸銨和/或過硫酸鈉中的一種或兩種；所述還原組 分為亞硫酸氫鈉和/或亞硫酸鈉中。
[0016] 本發明的有益效果是：本發明製備方法與現有技術相比，具有以下優點：
[0017] 本發明選取天然聚合物殼聚糖作為原料，與其他抗菌性吸水樹脂相比，其生物相 容性好，環境友好，沒有過多的助劑、有機溶劑、對接觸的皮膚無刺激性。
[0018] 本發明具有優良的吸水保水性能同時又具有優異的抗菌性能。
[0019] 本發明製備的抗菌性吸水樹脂具有良好的抗菌性能，對絕大多數菌類都有顯著的 抑制作用。
[0020] 本發明工藝簡單，成本低廉，原料易得，生產周期短，適用範圍廣。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021] 下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。
[0022] 圖1是按本發明實施例1所提供的技術方案獲得的抗菌性吸水樹脂SEM圖；
[0023] 圖2是按本發明實施例4所提供的技術方案獲得的抗菌性吸水樹脂SEM圖。
【具體實施方式】
[0024] 現在結合附圖對本發明作進一步詳細的說明。這些附圖均為簡化的示意圖，僅以 示意方式說明本發明的基本結構，因此其僅顯示與本發明有關的構成。
[0025] 實施例1
[0026] 1)稱取50g的丙烯酸於三口燒瓶中，在冰水浴下，用濃度為25 %的NaOH溶液配製 成濃度為60 %的丙烯酸鹽溶液；
[0027] 2)然後在丙烯酸鹽溶液中加入IOg的丙烯醯胺，並加入40g去離子水；再加入IOg 分子量1 = 300(^/111〇1，質量分數為30%的殼聚糖水溶液；加入1%的^一亞甲基雙丙 烯醯胺作為交聯劑，得前期溶液；
[0028] 3)在室溫下，將佔前期溶液質量份數2 %的氧化組分和0. 5 %的還原組分分別加 入三口燒瓶中，攪拌均勻，然後在溫度為T = 70°C下反應，待體系出現凝膠後，繼續在溫度 T = 70°C條件下保溫Ih ;出料，水洗、乙醇浸泡衝洗、剪碎、烘乾，粉碎，即得本發明的天然高 抗菌性吸水樹脂。
[0029] 實施例2
[0030] 1)稱取50g的丙烯酸於三口燒瓶中，在冰水浴下，用濃度為25 %的NaOH溶液配製 成濃度為70%的丙烯酸鹽溶液，
[0031] 2)然後在丙烯酸鹽溶液中加入15g的丙烯醯胺，並加入50g去離子水；再加入15g 分子量M w = 5000g/mol，質量分數為20%的殼聚糖水溶液；加入1. 5%的N，N，一亞甲基雙 丙烯醯胺作為交聯劑，攪拌均勻，得前期溶液；
[0032] 3)在室溫下，將佔前期溶液質量份數2 %的氧化組分和0. 5 %的還原組分分別加 入三口燒瓶中，攪拌均勻，然後在溫度為T = 70°C下反應，待體系出現凝膠後，繼續在溫度 T = 70°C條件下保溫Ih ;出料，水洗、乙醇浸泡衝洗、剪碎、烘乾，粉碎，即得本發明的天然高 抗菌性吸水樹脂。
[0033] 實施例3
[0034] 1)稱取50g的丙烯酸於三口燒瓶中，在冰水浴下，用濃度為25 %的NaOH溶液配製 成濃度為60%的丙烯酸鹽溶液，
[0035] 2)然後在丙烯酸鹽溶液中加入IOg的丙烯醯胺，並加入60g去離子水；再加入30g 分子量M w = 10000g/m〇l，質量分數為10%的殼聚糖水溶液；加入1. 5%的N，N，一亞甲基 雙丙烯醯胺作為交聯劑，攪拌均勻，得前期溶液；
[0036] 3)在室溫下，將佔前期溶液質量份數2. 5 %的氧化組分和1 %的還原組分分別加 入三口燒瓶中，攪拌均勻，然後在溫度為T = 90°C下反應，待體系出現凝膠後，繼續在溫度 T = 90°C條件下保溫Ih ;出料，水洗、乙醇浸泡衝洗、剪碎、烘乾，粉碎，即得本發明的天然高 抗菌性吸水樹脂。
[0037] 實施例4
[0038] 1)稱取50g的丙烯酸於三口燒瓶中，在冰水浴下，用濃度為25 %的NaOH溶液配製 成濃度為60 %的丙烯酸鹽溶液；
[0039] 2)然後在丙烯酸鹽溶液中加入20g的丙烯醯胺，並加入65g去離子水；再加入20g 分子量M w = 8000g/mol，質量分數為10 %的殼聚糖水溶液；加入1. 5%的聚乙二醇二丙烯酸 酯作為交聯劑，攪拌均勻，得前期溶液；
[0040] 3)在室溫下，將佔前期溶液質量份數4%的氧化組分和3%的還原組分分別加入 三口燒瓶中，攪拌均勻，然後在溫度為T = 70°C下反應，待體系出現凝膠後，繼續在溫度T =70°C條件下保溫Ih ;出料，水洗、乙醇浸泡衝洗、剪碎、烘乾，粉碎，即得本發明的天然高 抗菌性吸水樹脂。
[0041] 實施例5
[0042] 1)稱取50g的丙烯酸於三口燒瓶中，在冰水浴下，用濃度為25 %的NaOH溶液配製 成濃度為60 %的丙烯酸鹽溶液；
[0043] 2)然後在丙烯酸鹽溶液中加入IOg的丙烯醯胺，並加入40g去離子水；再加入20g 分子量M w = 10000g/m〇l，質量分數為15 %的殼聚糖水溶液；加入2 %的聚乙二醇二丙烯酸 酯作為交聯劑，攪拌均勻，得前期溶液；
[0044] 3)在室溫下，將佔前期溶液質量份數2. 5 %的氧化組分和1 %的還原組分分別加 入三口燒瓶中，攪拌均勻，然後在溫度為T = 80°C下反應，待體系出現凝膠後，繼續在溫度 T = 80°C條件下保溫Ih ;出料，水洗、乙醇浸泡衝洗、剪碎、烘乾，粉碎，即得本發明的天然高 抗菌性吸水樹脂。
[0045] 對比例1
[0046] 1)稱取50g的丙烯酸於三口燒瓶中，在冰水浴下，用濃度為25 %的NaOH溶液配製 成濃度為60 %的丙烯酸鹽溶液
[0047] 2)然後在丙烯酸鹽溶液中加入IOg的丙烯醯胺，並加入40g去離子水；再加入20g 水；加入2%的聚乙二醇二丙烯酸酯作為交聯劑，攪拌均勻，得前期溶液；
[0048] 3)在室溫下，將佔前期溶液質量份數2. 5 %的氧化組分和1 %的還原組分分別加 入三口燒瓶中，攪拌均勻，然後在溫度為T = 80°C下反應，待體系出現凝膠後，繼續在溫度 T = 80°C條件下保溫Ih ;出料，水洗、乙醇浸泡衝洗、剪碎、烘乾，粉碎，即得本發明的天然高 抗菌性吸水樹脂。
[0049] 性能測試：
[0050] 吸水性：根據EDANA (歐洲非織造布協會）99年標準，主要檢測常壓吸水率、離心保 水率和吸液速度。
[0051] 抗菌性：將大腸桿菌和金黃色葡萄球菌接入液體培養基中形成菌液，取Ig上述的 樹脂粉末，放入5mL的去離子水中，形成懸浮液，取ImL菌液，其中分別含有大腸桿菌和金黃 色葡萄球菌，各種菌群數目為1〇 5,轉移到測試用培養基中，於37°C在搖床中搖蕩24h，最後 接入培養皿培養24h，用計數法觀察菌群成活數目。
[0052]
【權利要求】
1. 一種天然高抗菌性吸水樹脂的製備方法，其製備方法如下： 1) 稱取50g的丙烯酸於三口燒瓶中，在冰水浴下，用鹼液配製成60?80%的丙烯酸鹽 溶液， 2) 在丙烯酸鹽溶液此溶液中加入佔丙烯酸量20?40%的丙烯醯胺，並加入40?65g 去離子水、加入10?30g質量分數為10?30%的殼聚糖水溶液、加入質量分數為1?2% 的交聯劑，攪拌均勻，得前期溶液； 3) 在室溫下，將佔前期溶液質量份數2?4 %的氧化組分和0. 5?3 %的還原組分分別 加入三口燒瓶中，攪拌均勻，然後在70?90°C下反應，待體系出現凝膠後，繼續在反應溫度 條件下保溫lh，然後出料、水洗、醇浸泡衝洗、剪碎、烘乾、粉碎，即得本發明的天然高抗菌性 吸水樹脂。
2. 如權利要求1所述的一種天然高抗菌性吸水樹脂的製備方法，其特徵在於：所述鹼 液為氫氧化鈉、氫氧化鉀或氨水溶液，鹼液的質量百分濃度為25%。
3. 如權利要求1所述的一種天然高抗菌性吸水樹脂的製備方法，其特徵在於：所述殼 聚糖分子量 Mw = 3000-10000g/mol。
4. 如權利要求1所述的一種天然高抗菌性吸水樹脂的製備方法，其特徵在於：所述交 聯劑為N，N' 一亞甲基雙丙烯醯胺、聚乙二醇二丙烯酸酯、雙丙烯酸丁二醇酯、三羥甲基丙 烷三丙烯酸酯中的一種或幾種。
5. 如權利要求1所述的一種天然高抗菌性吸水樹脂的製備方法，其特徵在於：所述氧 化組分為過硫酸銨和/或過硫酸鈉中的一種或兩種；所述還原組分為亞硫酸氫鈉和/或亞 硫fe納中。
【文檔編號】C08F220/06GK104356303SQ201410682192
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年11月24日 優先權日:2014年11月24日
【發明者】徐再, 趙雲龍, 徐靖 申請人:張家港保稅區冠祥貿易有限公司