CN101319031A - 淀粉接枝丙烯酸/改性电气石高吸水树脂及其制备方法 - Google Patents

淀粉接枝丙烯酸/改性电气石高吸水树脂及其制备方法 Download PDF

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淀粉接枝丙烯酸/改性电气石高吸水树脂及其制备方法，它涉及一种高吸水树脂及其制备方法。它解决了现有无机矿物与淀粉接枝型高吸水树脂复合的方法存在工艺复杂、成本高及产品耐盐性差、凝胶强度低、吸水速率低和热稳定性差的问题。本发明淀粉接枝丙烯酸/改性电气石高吸水树脂由烯类单体、淀粉、交联剂、引发剂、改性电气石粉和去离子水制成。方法：一、称取所需成份；二、淀粉糊化，然后加入烯类单体和改性电气石粉，再加入引发剂和交联剂，反应后干燥，经粉碎得淀粉接枝丙烯酸/改性电气石高吸水树脂。本发明工艺简单，成本低，所得产品耐盐性好，凝胶强度高，吸水速率提高了10％，在200～300℃的条件下热稳定性表现良好。

Description

淀粉接枝丙烯酸/改性电气石高吸水树脂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种高吸水树脂及其制备方法。
背景技术
淀粉接枝型高吸水树脂在医疗卫生、农林、园艺、石油化工、日用化工、建筑等领域都得到广泛应用，随着科学发展，将淀粉接枝型高吸水树脂与无机矿物复合，以改善其吸水速率、耐盐性、保水和凝胶强度等性能，扩大应用领域成为研究热点。
目前，常采用反相悬浮聚合法将超细高岭土、蒙脱土或云母等无机矿物与淀粉接枝型高吸水树脂复合，但存在工艺复杂和成本高的问题，而且产品的耐盐性、凝胶强度、吸水速率和热稳定性普遍不高。
发明内容
本发明目的是为了解决现有无机矿物与淀粉接枝型高吸水树脂复合的方法存在工艺复杂、成本高及产品耐盐性差、凝胶强度低、吸水速率低和热稳定性差的问题，而提供一种淀粉接枝丙烯酸/改性电气石高吸水树脂及其制备方法。
淀粉接枝丙烯酸/改性电气石高吸水树脂按质量份数比由100份烯类单体、20～40份淀粉、0.1～2.0份交联剂、0.5～2.5份引发剂、20～40份改性电气石粉和20～40份去离子水制成；其中烯类单体为丙烯酸单体或丙烯酰胺；交联剂为N，N-亚甲基双丙烯酰胺、环氧氯丙烷或乙二醇二缩水甘油醚；引发剂为过硫酸胺-亚硫酸钠、过硫酸铵、过硫酸铵-亚硫酸氢钠、硝酸铈铵、2，2-二甲氧基苯基苯乙酮、二苯甲酮或2，4，6-三基苯甲酰基-二苯基氧化膦；改性电气石粉为聚乙烯醇(PVA)修饰电气石粉、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)修饰电气石粉或硬脂酸修饰电气石粉。
制备淀粉接枝丙烯酸/改性电气石高吸水树脂的方法按以下步骤实现：一、按质量份数比称取100份烯类单体、20～40份淀粉、0.1～2.0份交联剂、0.5～2.5份引发剂、20～40份改性电气石粉和20～40份去离子水；二、将称取的淀粉和去离子水混合后在50～100℃的条件下糊化0.1～1h，然后在25～40℃的条件下加入称取的烯类单体和改性电气石粉，搅拌10～30min，再加入称取的引发剂和交联剂，在70～100℃的条件下反应2～3h，然后将产物置于70～90℃的条件下干燥2～3h，粉碎后得淀粉接枝丙烯酸/改性电气石高吸水树脂；其中步骤一中烯类单体为丙烯酸单体或丙烯酰胺；交联剂为N，N-亚甲基双丙烯酰胺、环氧氯丙烷或乙二醇二缩水甘油醚；引发剂为过硫酸胺-亚硫酸钠、过硫酸铵、过硫酸铵-亚硫酸氢钠、硝酸铈铵、2，2-二甲氧基苯基苯乙酮、二苯甲酮或2，4，6-三基苯甲酰基-二苯基氧化膦；改性电气石粉为PVA修饰电气石粉、CTAB修饰电气石粉或硬脂酸修饰电气石粉。
本发明在淀粉接枝丙烯酸高吸水树脂中加入的改性电气石粉，具有独特空间结构及表面的活性基团和键合点，能改善树脂的网络结构，提高综合性能，如耐盐性好，凝胶强度高，吸水速率提高了10％，在200～300℃的条件下热稳定性表现良好；改性电气石粉富含多种植物生长所必须的微量元素，能较好的应用于土壤改良方面，而且改性电气石粉有高的机械化学稳定性，可重复利用，对环境无污染。本发明工艺简单，反应平稳，成本低。
附图说明
图1为具体实施方式八中所得淀粉接枝丙烯酸/改性电气石高吸水树脂的红外谱图；图2为具体实施方式八中所得淀粉接枝丙烯酸/改性电气石高吸水树脂的TG-DTA曲线图，其中a为热失重曲线，b为差热分析曲线；图3为具体实施方式八中所得淀粉接枝丙烯酸/改性电气石高吸水树脂放大400倍的扫描电镜图；图4为具体实施方式八中所得淀粉接枝丙烯酸/改性电气石高吸水树脂放大1000倍的扫描电镜图。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式淀粉接枝丙烯酸/改性电气石高吸水树脂按质量份数比由100份烯类单体、20～40份淀粉、0.1～2.0份交联剂、0.5～2.5份引发剂、20～40份改性电气石粉和20～40份去离子水制成；其中烯类单体为丙烯酸单体或丙烯酰胺；交联剂为N，N-亚甲基双丙烯酰胺、环氧氯丙烷或乙二醇二缩水甘油醚；引发剂为过硫酸胺-亚硫酸钠、过硫酸铵、过硫酸铵-亚硫酸氢钠、硝酸铈铵、2，2-二甲氧基苯基苯乙酮、二苯甲酮或2，4，6-三基苯甲酰基-二苯基氧化膦；改性电气石粉为PVA修饰电气石粉、CTAB修饰电气石粉或硬脂酸修饰电气石粉。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是淀粉接枝丙烯酸/改性电气石高吸水树脂按质量份数比由100份烯类单体、30份淀粉、1.0份交联剂、1.5份引发剂、30份改性电气石粉和30份去离子水制成。其它与具体实施方式一相同。
本实施方式中所用化学试剂均为分析纯。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一不同的是淀粉来自于小麦粉、大麦粉、玉米粉、大米粉、木薯粉、马铃薯粉或红薯粉。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：本实施方式制备淀粉接枝丙烯酸/改性电气石高吸水树脂的方法按以下步骤实现：一、按质量份数比称取100份烯类单体、20～40份淀粉、0.1～2.0份交联剂、0.5～2.5份引发剂、20～40份改性电气石粉和20～40份去离子水；二、将称取的淀粉和去离子水混合后在50～100℃的条件下糊化0.1～1h，然后在25～40℃的条件下加入称取的烯类单体和改性电气石粉，搅拌10～30min，再加入称取的引发剂和交联剂，在70～100℃的条件下反应2～3h，然后将产物置于70～90℃的条件下干燥2～3h，粉碎后得淀粉接枝丙烯酸/改性电气石高吸水树脂；其中步骤一中烯类单体为丙烯酸单体或丙烯酰胺；交联剂为N，N-亚甲基双丙烯酰胺、环氧氯丙烷或乙二醇二缩水甘油醚；引发剂为过硫酸胺-亚硫酸钠、过硫酸铵、过硫酸铵-亚硫酸氢钠、硝酸铈铵、2，2-二甲氧基苯基苯乙酮、二苯甲酮或2，4，6-三基苯甲酰基-二苯基氧化膦；改性电气石粉为PVA修饰电气石粉、CTAB修饰电气石粉或硬脂酸修饰电气石粉。
本实施方式中淀粉来自于小麦粉、大麦粉、玉米粉、大米粉、木薯粉、马铃薯粉或红薯粉。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式四不同的是步骤二中将称取的淀粉和去离子水混合后在70℃的条件下糊化0.5h。其它步骤及参数与具体实施方式四相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式四不同的是步骤二中在30℃的条件下加入称取的烯类单体和改性电气石粉，搅拌25min。其它步骤及参数与具体实施方式四相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式四不同的是步骤二中在80℃的条件下反应2.5h，然后将产物置于80℃的条件下干燥2.5h。其它步骤及参数与具体实施方式四相同。
具体实施方式八：本实施方式制备淀粉接枝丙烯酸/改性电气石高吸水树脂的方法按以下步骤实现：一、按质量份数比称取100份烯类单体、30份淀粉、1.0份交联剂、1.5份引发剂、30份改性电气石粉和20份去离子水；二、将称取的淀粉和去离子水混合后在70℃的条件下糊化0.5h，然后在35℃的条件下加入称取的烯类单体和改性电气石粉，搅拌20min，再加入称取的引发剂和交联剂，在80℃的条件下反应2.5h，然后将产物置于80℃的条件下干燥2.5h，粉碎后得淀粉接枝丙烯酸/改性电气石高吸水树脂；其中步骤一中烯类单体为丙烯酸单体；淀粉来自于玉米粉；交联剂为N，N-亚甲基双丙烯酰胺；引发剂为过硫酸胺-亚硫酸钠；改性电气石粉为PVA修饰电气石粉。
本实施方式中所得淀粉接枝丙烯酸/改性电气石高吸水树脂，从图1中可表明，该高吸水树脂是由淀粉、丙烯酸和电气石共同聚合形成的交流高分子材料；从图2中可看出，100℃以前的失重为水份和挥发物，占比例较小，从203～314℃为淀粉分解、炭化的温度，热失重为-28.1％；314℃～511℃这个温度区域，为合成的树脂开始分解阶段，失重为-51.4％；500℃后趋于稳定的为电气石粉，其含量在30％左右，表明复合高吸水性树脂在200℃以前热损失少，热稳定性良好；从图3中可看出，所得树脂的表面凸凹不平，呈皱褶状且贯穿有明显的沟壑，形成了网状结构，比表面积大，提高吸水速率；从图4中可看出，所得树脂表面存在空洞，有利于提高其吸水性，其三维空间网络的孔径大，吸水倍率高。

Claims (7)

1、淀粉接枝丙烯酸/改性电气石高吸水树脂，其特征在于淀粉接枝丙烯酸/改性电气石高吸水树脂按质量份数比由100份烯类单体、20～40份淀粉、0.1～2.0份交联剂、0.5～2.5份引发剂、20～40份改性电气石粉和20～40份去离子水制成；其中烯类单体为丙烯酸单体或丙烯酰胺；交联剂为N，N-亚甲基双丙烯酰胺、环氧氯丙烷或乙二醇二缩水甘油醚；引发剂为过硫酸胺-亚硫酸钠、过硫酸铵、过硫酸铵-亚硫酸氢钠、硝酸铈铵、2，2-二甲氧基苯基苯乙酮、二苯甲酮或2，4，6-三基苯甲酰基-二苯基氧化膦；改性电气石粉为PVA修饰电气石粉、CTAB修饰电气石粉或硬脂酸修饰电气石粉。
2、根据权利要求1所述的淀粉接枝丙烯酸/改性电气石高吸水树脂，其特征在于淀粉接枝丙烯酸/改性电气石高吸水树脂按质量份数比由100份烯类单体、30份淀粉、1.0份交联剂、1.5份引发剂、30份改性电气石粉和30份去离子水制成。
3、根据权利要求1所述的淀粉接枝丙烯酸/改性电气石高吸水树脂，其特征在于淀粉来自于小麦粉、大麦粉、玉米粉、大米粉、木薯粉、马铃薯粉或红薯粉。
4、制备淀粉接枝丙烯酸/改性电气石高吸水树脂的方法，其特征在于制备淀粉接枝丙烯酸/改性电气石高吸水树脂的方法按以下步骤实现：一、按质量份数比称取100份烯类单体、20～40份淀粉、0.1～2.0份交联剂、0.5～2.5份引发剂、20～40份改性电气石粉和20～40份去离子水；二、将称取的淀粉和去离子水混合后在50～100℃的条件下糊化0.1～1h，然后在25～40℃的条件下加入称取的烯类单体和改性电气石粉，搅拌10～30min，再加入称取的引发剂和交联剂，在70～100℃的条件下反应2～3h，然后将产物置于70～90℃的条件下干燥2～3h，粉碎后得淀粉接枝丙烯酸/改性电气石高吸水树脂；其中步骤一中烯类单体为丙烯酸单体或丙烯酰胺；交联剂为N，N-亚甲基双丙烯酰胺、环氧氯丙烷或乙二醇二缩水甘油醚；引发剂为过硫酸胺-亚硫酸钠、过硫酸铵、过硫酸铵-亚硫酸氢钠、硝酸铈铵、2，2-二甲氧基苯基苯乙酮、二苯甲酮或2，4，6-三基苯甲酰基-二苯基氧化膦；改性电气石粉为PVA修饰电气石粉、CTAB修饰电气石粉或硬脂酸修饰电气石粉。
5、根据权利要求4所述的制备淀粉接枝丙烯酸/改性电气石高吸水树脂的方法，其特征在于步骤二中将称取的淀粉和去离子水混合后在70℃的条件下糊化0.5h。
6、根据权利要求4所述的制备淀粉接枝丙烯酸/改性电气石高吸水树脂的方法，其特征在于步骤二中在30℃的条件下加入称取的烯类单体和改性电气石粉，搅拌25min。
7、根据权利要求4所述的制备淀粉接枝丙烯酸/改性电气石高吸水树脂的方法，其特征在于步骤二中在80℃的条件下反应2.5h，然后将产物置于80℃的条件下干燥2.5h。
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