一种天然高抗菌性吸水树脂的制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种天然高抗菌性吸水树脂的制备方法。该方法是在冰水浴条件下，用碱液中和丙烯酸溶液，然后依次加入丙烯酰胺、天然聚电解质壳聚糖，交联剂和引发剂，搅拌均匀，然后在70～90℃反应，待体系出现凝胶后，继续反应温度条件下保温1h，取出产品，剪碎后烘干至恒重，然后粉碎，过筛，即得天然高抗菌性吸水树脂。本发明采用水溶液聚合法制备所述天然高抗菌性吸水树脂，聚合速度快，分子量高；以水为介质，反应热易导出，反应安全，操作简单。
【专利说明】一种天然高抗菌性吸水树脂的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属功能高分子材料领域，具体地涉及一种天然高抗菌性吸水树脂及其制备 方法。
【背景技术】
[0002] 高吸水性树脂（简称SAP)是近年开发出来的一种新型功能性高分子材料。广泛应 用于成人纸尿裤、卫生巾、婴儿纸尿裤等吸水性卫生材料、防烘材料、电缆防水材料、食品等 包装材料、建筑阻水材料、农林业保水抗旱材料等，其中用量最大的是在婴儿和妇女卫生巾 用吸水树脂。由于树脂在使用时处于温湿的环境中，极易滋生细菌，会对使用者的健康造成 极大的威胁。据报道，目前世界上作为卫生保健和化妆品用的高吸水性树脂占总量的80% 以上，特别是在老人护理用的失禁用品上，对高吸水树脂提出了更高的要求，它不但要求较 高的吸水性和保水性，而且需要一定的抗菌、杀菌及异味控制性能，以保证在使用过程的安 全有效环保。
[0003] 为使吸水树脂得到更广泛的应用，人们常在制备吸水树脂中添加抗菌剂，从而获 得抗菌吸水树脂。抗菌吸水树脂中使用的抗菌剂可归为无机类、有机类和天然类。有机类 抗菌剂初始杀菌力强、杀菌即效和抗菌广谱性好，但存在毒理安全差，化学稳定性差，会使 微生物产生的耐药性，易迁移耐久性差。无机抗菌剂通过将无机抗菌材料固有的稳定和抗 菌成分的高效性、广谱性相结合，但成本高，技术未成熟。天然抗菌剂的优点是，不属化学制 品，完全是从天然食物或植物中提取，或直接使用的，在生产和使用过程中，对人畜或环境 一般不产生污染危害，生物相容性好，抗菌效果好，因而受到青睐。
[0004] 中国专利CN101531728A提出了一种制备高吸水性树脂的方法，由于生产过程中 使用大量的表面活性剂，从指标上看，产品的各项指标都达到市场上同类产品的水平，但在 应用性能存在许多不足之处，如：反渗大，通液性能差等，严重影响到了 SAP的性能的均衡 问题；并且不能有效抑制细菌的滋生、不具有异味控制功能。
[0005] 抗菌型高吸水性树脂的开发方面，国内外研发机构也发表了一些专利，中国专 利CN1670047公布了一种抗菌型高吸水性树脂及其制备方法，通过在中和液中加入烯丙 基结构长链季铵盐阳离子性单体，由于季铵盐阳离子性单体使用量大，会明显降低SAP溶 液的表面张力，引起使用该产品卫生材料反渗大，会严重影响产品的应用性能。中国专利 CN101864134也公布了一种高吸水性树脂的制备方法，在中和液中加入可溶性锌盐或在挤 出造粒过程中喷入可溶性锌盐溶液的方法，合成抗菌型高吸水性树脂，树脂的抗菌率基本 在93?98. 2 %，该专利采用水溶性锌盐会影响SAP的吸液性能，同时由于锌盐是可溶性的， 在SAP水溶胶内溶解性大，干燥后锌盐基本均匀分散在SAP的内部，而只有当SAP表面上锌 盐达到一定的浓度时才能达到较好抗菌效果。应该说，这二个专利的产品都具有一定的抗 菌效果，但使用后都会对SAP应用性能产生不良影响。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提供一种天然高抗菌性吸水树脂的制备方法，该树脂是利用 具有抗菌杀菌性能的天然聚合物壳聚糖与丙烯酸类单体聚合制备而成的，壳聚糖的加入， 使树脂在具有优良的吸水保水性能同时又具有优异的抗菌性能，作为婴儿纸尿裤、成人纸 尿裤、纸尿布等卫生材料使用时具有安全环保的优点。
[0007] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0008] -种天然高抗菌性吸水树脂的制备方法，其制备方法如下：
[0009] 1)称取50g的丙烯酸于三口烧瓶中，在冰水浴下，用碱液配制成60?80%的丙烯 酸盐溶液，
[0010] 2)在丙烯酸盐溶液此溶液中加入占丙烯酸量20?40%的丙烯酰胺，并加入40? 65g去离子水、加入10?30g质量分数为10?30%的壳聚糖水溶液、加入质量分数为1? 2%的交联剂，搅拌均匀，得前期溶液；
[0011] 3)在室温下，将占前期溶液质量份数2?4 %的氧化组分和0. 5?3 %的还原组分 分别加入三口烧瓶中，搅拌均匀，然后在70?90°C下反应，待体系出现凝胶后，继续在反应 温度条件下保温lh，然后出料、水洗、醇浸泡冲洗、剪碎、烘干、粉碎，即得本发明的天然高抗 菌性吸水树脂。
[0012] 具体地，所述碱液为氢氧化钠、氢氧化钾或氨水溶液，碱液的质量百分浓度为 25%。
[0013] 具体地，所述壳聚糖分子量Mw = 3000-10000g/mol。
[0014] 具体地,所述交联剂为N，N，一亚甲基双丙烯酰胺、聚乙二醇二丙烯酸酯、双丙烯 酸丁二醇酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯中的一种或几种。
[0015] 具体地，所述氧化组分为过硫酸铵和/或过硫酸钠中的一种或两种；所述还原组 分为亚硫酸氢钠和/或亚硫酸钠中。
[0016] 本发明的有益效果是：本发明制备方法与现有技术相比，具有以下优点：
[0017] 本发明选取天然聚合物壳聚糖作为原料，与其他抗菌性吸水树脂相比，其生物相 容性好，环境友好，没有过多的助剂、有机溶剂、对接触的皮肤无刺激性。
[0018] 本发明具有优良的吸水保水性能同时又具有优异的抗菌性能。
[0019] 本发明制备的抗菌性吸水树脂具有良好的抗菌性能，对绝大多数菌类都有显著的 抑制作用。
[0020] 本发明工艺简单，成本低廉，原料易得，生产周期短，适用范围广。
【专利附图】
【附图说明】
[0021] 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0022] 图1是按本发明实施例1所提供的技术方案获得的抗菌性吸水树脂SEM图；
[0023] 图2是按本发明实施例4所提供的技术方案获得的抗菌性吸水树脂SEM图。
【具体实施方式】
[0024] 现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以 示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
[0025] 实施例1
[0026] 1)称取50g的丙烯酸于三口烧瓶中，在冰水浴下，用浓度为25 %的NaOH溶液配制 成浓度为60 %的丙烯酸盐溶液；
[0027] 2)然后在丙烯酸盐溶液中加入IOg的丙烯酰胺，并加入40g去离子水；再加入IOg 分子量1 = 300(^/111〇1，质量分数为30%的壳聚糖水溶液；加入1%的^一亚甲基双丙 烯酰胺作为交联剂，得前期溶液；
[0028] 3)在室温下，将占前期溶液质量份数2 %的氧化组分和0. 5 %的还原组分分别加 入三口烧瓶中，搅拌均匀，然后在温度为T = 70°C下反应，待体系出现凝胶后，继续在温度 T = 70°C条件下保温Ih ;出料，水洗、乙醇浸泡冲洗、剪碎、烘干，粉碎，即得本发明的天然高 抗菌性吸水树脂。
[0029] 实施例2
[0030] 1)称取50g的丙烯酸于三口烧瓶中，在冰水浴下，用浓度为25 %的NaOH溶液配制 成浓度为70%的丙烯酸盐溶液，
[0031] 2)然后在丙烯酸盐溶液中加入15g的丙烯酰胺，并加入50g去离子水；再加入15g 分子量M w = 5000g/mol，质量分数为20%的壳聚糖水溶液；加入1. 5%的N，N，一亚甲基双 丙烯酰胺作为交联剂，搅拌均匀，得前期溶液；
[0032] 3)在室温下，将占前期溶液质量份数2 %的氧化组分和0. 5 %的还原组分分别加 入三口烧瓶中，搅拌均匀，然后在温度为T = 70°C下反应，待体系出现凝胶后，继续在温度 T = 70°C条件下保温Ih ;出料，水洗、乙醇浸泡冲洗、剪碎、烘干，粉碎，即得本发明的天然高 抗菌性吸水树脂。
[0033] 实施例3
[0034] 1)称取50g的丙烯酸于三口烧瓶中，在冰水浴下，用浓度为25 %的NaOH溶液配制 成浓度为60%的丙烯酸盐溶液，
[0035] 2)然后在丙烯酸盐溶液中加入IOg的丙烯酰胺，并加入60g去离子水；再加入30g 分子量M w = 10000g/m〇l，质量分数为10%的壳聚糖水溶液；加入1. 5%的N，N，一亚甲基 双丙烯酰胺作为交联剂，搅拌均匀，得前期溶液；
[0036] 3)在室温下，将占前期溶液质量份数2. 5 %的氧化组分和1 %的还原组分分别加 入三口烧瓶中，搅拌均匀，然后在温度为T = 90°C下反应，待体系出现凝胶后，继续在温度 T = 90°C条件下保温Ih ;出料，水洗、乙醇浸泡冲洗、剪碎、烘干，粉碎，即得本发明的天然高 抗菌性吸水树脂。
[0037] 实施例4
[0038] 1)称取50g的丙烯酸于三口烧瓶中，在冰水浴下，用浓度为25 %的NaOH溶液配制 成浓度为60 %的丙烯酸盐溶液；
[0039] 2)然后在丙烯酸盐溶液中加入20g的丙烯酰胺，并加入65g去离子水；再加入20g 分子量M w = 8000g/mol，质量分数为10 %的壳聚糖水溶液；加入1. 5%的聚乙二醇二丙烯酸 酯作为交联剂，搅拌均匀，得前期溶液；
[0040] 3)在室温下，将占前期溶液质量份数4%的氧化组分和3%的还原组分分别加入 三口烧瓶中，搅拌均匀，然后在温度为T = 70°C下反应，待体系出现凝胶后，继续在温度T =70°C条件下保温Ih ;出料，水洗、乙醇浸泡冲洗、剪碎、烘干，粉碎，即得本发明的天然高 抗菌性吸水树脂。
[0041] 实施例5
[0042] 1)称取50g的丙烯酸于三口烧瓶中，在冰水浴下，用浓度为25 %的NaOH溶液配制 成浓度为60 %的丙烯酸盐溶液；
[0043] 2)然后在丙烯酸盐溶液中加入IOg的丙烯酰胺，并加入40g去离子水；再加入20g 分子量M w = 10000g/m〇l，质量分数为15 %的壳聚糖水溶液；加入2 %的聚乙二醇二丙烯酸 酯作为交联剂，搅拌均匀，得前期溶液；
[0044] 3)在室温下，将占前期溶液质量份数2. 5 %的氧化组分和1 %的还原组分分别加 入三口烧瓶中，搅拌均匀，然后在温度为T = 80°C下反应，待体系出现凝胶后，继续在温度 T = 80°C条件下保温Ih ;出料，水洗、乙醇浸泡冲洗、剪碎、烘干，粉碎，即得本发明的天然高 抗菌性吸水树脂。
[0045] 对比例1
[0046] 1)称取50g的丙烯酸于三口烧瓶中，在冰水浴下，用浓度为25 %的NaOH溶液配制 成浓度为60 %的丙烯酸盐溶液
[0047] 2)然后在丙烯酸盐溶液中加入IOg的丙烯酰胺，并加入40g去离子水；再加入20g 水；加入2%的聚乙二醇二丙烯酸酯作为交联剂，搅拌均匀，得前期溶液；
[0048] 3)在室温下，将占前期溶液质量份数2. 5 %的氧化组分和1 %的还原组分分别加 入三口烧瓶中，搅拌均匀，然后在温度为T = 80°C下反应，待体系出现凝胶后，继续在温度 T = 80°C条件下保温Ih ;出料，水洗、乙醇浸泡冲洗、剪碎、烘干，粉碎，即得本发明的天然高 抗菌性吸水树脂。
[0049] 性能测试：
[0050] 吸水性：根据EDANA (欧洲非织造布协会）99年标准，主要检测常压吸水率、离心保 水率和吸液速度。
[0051] 抗菌性：将大肠杆菌和金黄色葡萄球菌接入液体培养基中形成菌液，取Ig上述的 树脂粉末，放入5mL的去离子水中，形成悬浮液，取ImL菌液，其中分别含有大肠杆菌和金黄 色葡萄球菌，各种菌群数目为1〇 5,转移到测试用培养基中，于37°C在摇床中摇荡24h，最后 接入培养皿培养24h，用计数法观察菌群成活数目。
[0052]
【权利要求】
1. 一种天然高抗菌性吸水树脂的制备方法，其制备方法如下： 1) 称取50g的丙烯酸于三口烧瓶中，在冰水浴下，用碱液配制成60?80%的丙烯酸盐 溶液， 2) 在丙烯酸盐溶液此溶液中加入占丙烯酸量20?40%的丙烯酰胺，并加入40?65g 去离子水、加入10?30g质量分数为10?30%的壳聚糖水溶液、加入质量分数为1?2% 的交联剂，搅拌均匀，得前期溶液； 3) 在室温下，将占前期溶液质量份数2?4 %的氧化组分和0. 5?3 %的还原组分分别 加入三口烧瓶中，搅拌均匀，然后在70?90°C下反应，待体系出现凝胶后，继续在反应温度 条件下保温lh，然后出料、水洗、醇浸泡冲洗、剪碎、烘干、粉碎，即得本发明的天然高抗菌性 吸水树脂。
2. 如权利要求1所述的一种天然高抗菌性吸水树脂的制备方法，其特征在于：所述碱 液为氢氧化钠、氢氧化钾或氨水溶液，碱液的质量百分浓度为25%。
3. 如权利要求1所述的一种天然高抗菌性吸水树脂的制备方法，其特征在于：所述壳 聚糖分子量 Mw = 3000-10000g/mol。
4. 如权利要求1所述的一种天然高抗菌性吸水树脂的制备方法，其特征在于：所述交 联剂为N，N' 一亚甲基双丙烯酰胺、聚乙二醇二丙烯酸酯、双丙烯酸丁二醇酯、三羟甲基丙 烷三丙烯酸酯中的一种或几种。
5. 如权利要求1所述的一种天然高抗菌性吸水树脂的制备方法，其特征在于：所述氧 化组分为过硫酸铵和/或过硫酸钠中的一种或两种；所述还原组分为亚硫酸氢钠和/或亚 硫fe纳中。
【文档编号】C08F220/06GK104356303SQ201410682192
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年11月24日 优先权日:2014年11月24日
【发明者】徐再, 赵云龙, 徐靖 申请人:张家港保税区冠祥贸易有限公司