一種吸水纖維的制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于高分子材料和制漿造紙領域，具體涉及一種吸水纖維的制備方法。
【背景技術】
[0002] 尚吸水性樹脂（SAPs)是現在使用得最廣泛的一種尚吸水材料，它可以吸收是自 身重量幾千倍的水量。因其較好的吸水性和保水性被大量應用在一次性衛生用品中。但是 高吸水性樹脂主要來源于丙烯酰胺（Am)、丙烯酸（AA)單體和交聯劑，其中大部分為石油基 不可再生資源，不具有生物可降解性，會造成環境污染。基于對環境的保護和資源的可持續 發展，纖維素產品成為研究熱點，科研人員開始制備纖維素基高吸水材料以部分取代目前 使用最多的高吸收性樹脂（SAPs)。纖維素是地球上含量最豐富的有機材料，每年的產量超 過75億噸，其可再生和可生物降解性是眾所周知的。纖維素是可降解的高分子化合物，且 纖維素中含有羥基和羧基等親水性基團，通過交聯、接枝等手段對其進行化學改性，引入更 多的親水性基團以提高其吸水性能，由于纖維素的孔隙結構特性，在交聯、接枝共聚的過程 中容易使其孔隙結構封閉，從而限制纖維素基吸水材料的吸水性能。
【發明內容】
[0003] 本發明的目的是提供一種吸水纖維的制備方法。
[0004] 本發明的技術方法概述如下：
[0005] -種吸水纖維的制備方法，包括如下步驟：
[0006] 1)對質量濃度為1 % -5 %的纖維漿料調節pH至5-6. 5,在300-800rpm的轉速攪 拌下，加入纖維素酶，使纖維素酶的質量分數為〇. 02% -0. 5%，在45°C -50°C的水浴保溫處 理0. 5h-3h，得到纖維素酶預處理漿料；
[0007] 2)將甲基乙烯基醚/馬來酸酐共聚物和聚乙二醇加水混勻得溶液1，將溶液1與 纖維素酶預處理漿料混合，攪拌〇. 5-1. 5h，在50-70°C的條件下干燥；在120-140°C的溫度 下放置2-15min，得到吸水纖維，所述纖維素酶預處理漿料、甲基乙烯基醚/馬來酸酐共聚 物、聚乙二醇的質量比為1:0. 5-2:0. 12-0. 3。
[0008] 纖維漿料的質量濃度優選3 %。
[0009] 纖維漿料為漂白針葉木硫酸鹽漿、漂白闊葉木硫酸鹽漿或機械漿。
[0010] 漂白針葉木硫酸鹽漿優選云杉漂白硫酸鹽漿或南方松漂白硫酸鹽漿。
[0011] 漂白闊葉木硫酸鹽漿優選楊木漂白硫酸鹽漿或桉木漂白硫酸鹽漿。
[0012] 機械漿優選楊木漂白化學熱磨機械漿或楓木高得率漿。
[0013] 步驟（1)所述轉速優選500rpm。
[0014]步驟⑵放置的溫度優選130°C，放置的時間優選6. 5min。
[0015] 聚乙二醇優選聚乙二醇3350或聚乙二醇1450。
[0016] 本發明所采用的用纖維素酶處理漿料纖維，能夠使纖維素纖維產生更多的孔隙結 構，為交聯、接枝共聚反應提供更多的空間和結合點，大大提高了改性后纖維素纖維的吸水 性能。本發明的方法操作簡單，所獲得的吸水纖維的吸水能力高。
【具體實施方式】
[0017] 下面的實施例是為了使本領域的技術人員能夠更好地理解本發明，但并不以任何 方式限制本發明。
[0018] 甲基乙烯基醚/馬來酸酐共聚物和聚乙二醇起到交聯劑的作用。
[0019] 各實施例的纖維素酶的活性為700E⑶/g。
[0020] 實施例1
[0021] -種吸水纖維的制備方法，包括如下步驟：
[0022] 1)量取四份質量濃度為3%的楊木漂白化學熱磨機械衆調節pH至5. 5,在500rpm 的轉速攪拌下，一份不加纖維素酶，其余三份加入纖維素酶，使纖維素酶的質量分數分別為 0. 02%、0.04%和0.5%，在50°C的水浴保溫處理lh，得到纖維素酶預處理漿料；
[0023] 2)將甲基乙烯基醚/馬來酸酐共聚物和聚乙二醇3350加水混勻得溶液1，將溶液 1與纖維素酶預處理漿料混合，攪拌lh，在65°C的條件下干燥至其質量不再改變；在130°C 的溫度下放置（即固化）6. 5min，得到吸水纖維，所述纖維素酶預處理漿料、甲基乙烯基醚/ 馬來酸酐共聚物、聚乙二醇3350的質量比為1:1. 12:0. 17。
[0024] 將吸水纖維分散于去離子水中，調節其pH=8使其充分潤脹，測定其吸水能力。
[0025] 纖維素酶用量對楊木漂白化學熱磨機械漿纖維吸水能力的影響如表1所示，隨著 纖維素酶用量的逐漸增大，吸水能力明顯上升。
[0026] 表1纖維素酶用量對楊木漂白化學熱磨機械漿纖維吸水能力的影響
[0027]
[0028] 實施例2
[0029] -種吸水纖維的制備方法，包括如下步驟：
[0030] 1)量取四份質量濃度為1 %的楓木高得率漿調節pH至6. 5,在300rpm的轉速攪 拌下，一份不加纖維素酶，其余三份加入纖維素酶，使纖維素酶的質量分數分別為〇. 02 %、 0. 04%和0. 5%，在45°C的水浴保溫處理0. 5h，得到纖維素酶預處理漿料；
[0031] 2)將甲基乙烯基醚/馬來酸酐共聚物和聚乙二醇1450加水混勻得溶液1，將溶 液1與纖維素酶預處理漿料混合，攪拌0. 5h，在50°C的條件下干燥至其質量不再改變；在 140°C的溫度下放置（即固化）2min，得到吸水纖維，所述纖維素酶預處理漿料、甲基乙烯基 醚/馬來酸酐共聚物、聚乙二醇1450的質量比為1:0. 5:0. 12。
[0032] 測本實施例制備的吸水纖維吸水能力。
[0033] 纖維素酶用量對楓木高得率漿纖維吸水能力的影響如表2所示，隨著纖維素酶用 量的逐漸增大，吸水能力明顯上升。
[0034]表2纖維素酶用量對楓木高得率漿纖維吸水能力的影響
[0035]
[0036] 實施例3
[0037] -種吸水纖維的制備方法，包括如下步驟：
[0038] 1)量取四份質量濃度為5%的楊木漂白硫酸鹽漿調節pH至5,在800rpm的轉速攪 拌下，一份不加纖維素酶，其余三份加入纖維素酶，使纖維素酶的質量分數分別為〇. 02 %、 0. 04%和0. 5%，在45°C的水浴保溫處理3h，得到纖維素酶預處理漿料；
[0039] 2)將甲基乙烯基醚/馬來酸酐共聚物和聚乙二醇3350加水混勻得溶液1，將溶 液1與纖維素酶預處理漿料混合，攪拌I. 5h，在70°C的條件下干燥至其質量不再改變；在 120°C的溫度下放置（即固化）15min，得到吸水纖維，所述纖維素酶預處理漿料、甲基乙烯 基醚/馬來酸酐共聚物、聚乙二醇3350的質量比為1:2:0. 3。
[0040] 測本實施例制備的吸水纖維吸水能力。
[0041] 纖維素酶用量對楊木漂白硫酸鹽漿纖維吸水能力的影響如表3所示，隨著纖維素 酶用量的逐漸增大，吸水能力明顯上升。
[0042] 表3纖維素酶用量對楊木漂白硫酸鹽漿纖維吸水能力的影響
[0043]
[0044]用桉木漂白硫酸鹽漿替代本實施例的楊木漂白硫酸鹽漿，其它同本實施例，所獲 得的吸水纖維在纖維素酶用量與表3所示相同時，其吸水保水值與表3所示的結果相似。
[0045] 實施例4
[0046] -種吸水纖維的制備方法，包括如下步驟：
[0047] 1)量取四份質量濃度為3%的云杉漂白硫酸鹽漿調節pH至5.5,在600rpm的 轉速攪拌下，一份不加纖維素酶，其余三份加入纖維素酶，使纖維素酶的質量分數分別為 0. 02%、0. 08%和0. 5%，在50°C的水浴保溫處理2h，得到纖維素酶預處理漿料；
[0048] 2)將甲基乙烯基醚/馬來酸酐共聚物和聚乙二醇3350加水混勻得溶液1，將溶液 1與纖維素酶預處理漿料混合，攪拌lh，在70°C的條件下干燥至其質量不再改變；在120°C 的溫度下放置（即固化）15min，得到吸水纖維，所述纖維素酶預處理漿料、甲基乙烯基醚/ 馬來酸酐共聚物、聚乙二醇3350的質量比為1:1. 12:0. 17。
[0049] 測本實施例制備的吸水纖維吸水能力。
[0050] 纖維素酶用量對云杉漂白硫酸鹽漿纖維吸水能力的影響如表4所示，隨著纖維素 酶用量的逐漸增大，吸水能力明顯上升。
[0051] 表4纖維素酶用量對云杉漂白硫酸鹽漿纖維吸水能力的影響
[0052]
[0053]用南方松漂白硫酸鹽漿替代本實施例的云杉漂白硫酸鹽漿，其它同本實施例，所 獲得的吸水纖維在纖維素酶用量與表4所示相同時，其吸水保水值與表4所示的結果相似。
【主權項】
1. 一種吸水纖維的制備方法，其特征包括如下步驟： 1) 對質量濃度為1 % -5%的纖維漿料調節pH至5-6. 5,在300-800rpm的轉速攪拌 下，加入纖維素酶，使纖維素酶的質量分數為0. 02% -0. 5%，在45°C_50°C的水浴保溫處理 0. 5h-3h，得到纖維素酶預處理漿料； 2) 將甲基乙烯基醚/馬來酸酐共聚物和聚乙二醇加水混勻得溶液1，將溶液1與纖維 素酶預處理漿料混合，攪拌0. 5-1. 5h，在50-70°C的條件下干燥；在120-140°C的溫度下放 置2-15min，得到吸水纖維，所述纖維素酶預處理漿料、甲基乙烯基醚/馬來酸酐共聚物、聚 乙二醇的質量比為1:0. 5-2:0. 12-0. 3。2. 根據權利要求1所述的一種吸水纖維的制備方法，其特征是所述纖維漿料的質量濃 度為3%。3. 根據權利要求1或2所述的一種吸水纖維的制備方法，其特征是所述纖維漿料為漂 白針葉木硫酸鹽漿、漂白闊葉木硫酸鹽漿或機械漿。4. 根據權利要求3所述的一種吸水纖維的制備方法，其特征是所述漂白針葉木硫酸鹽 漿為云杉漂白硫酸鹽漿或南方松漂白硫酸鹽漿。5. 根據權利要求3所述的一種吸水纖維的制備方法，其特征是所述漂白闊葉木硫酸鹽 漿為楊木漂白硫酸鹽漿或桉木漂白硫酸鹽漿。6. 根據權利要求3所述的一種吸水纖維的制備方法，其特征是所述機械漿為楊木漂白 化學熱磨機械漿或楓木高得率漿。7. 根據權利要求1所述的一種吸水纖維的制備方法，其特征是所述步驟（1)所述轉速 為 500rpm。8. 根據權利要求1所述的一種吸水纖維的制備方法，其特征是所述纖維素酶的質量分 數為0.08%。9. 根據權利要求1所述的一種吸水纖維的制備方法，其特征是所述步驟（2)放置的溫 度為130°C，放置的時間為6. 5min。10. 根據權利要求1所述的一種吸水纖維的制備方法，其特征是所述聚乙二醇為聚乙 二醇3350或聚乙二醇1450。
【專利摘要】本發明公開了一種吸水纖維的制備方法，包括如下步驟：1)對纖維漿料調節pH至5-6.5，在攪拌下，加入纖維素酶，水浴保溫處理，得到纖維素酶預處理漿料；2)將甲基乙烯基醚/馬來酸酐共聚物和聚乙二醇加水混勻得溶液1，將溶液1與纖維素酶預處理漿料混合，攪拌，在50-70℃的條件下干燥；在120-140℃的溫度下放置，得到吸水纖維，本發明的方法能夠使纖維素纖維產生更多的孔隙結構，為交聯、接枝共聚反應提供更多的空間和結合點，大大提高了吸水纖維的吸水性能。本發明的方法操作簡單，所獲得的吸水纖維的吸水能力高。
【IPC分類】D21H11/20
【公開號】CN105178088
【申請號】
【發明人】劉洪斌, 陳翠, 郭虎祥
【申請人】天津科技大學
【公開日】2015年12月23日
【申請日】2015年8月10日