CN103073684B - 淀粉/丙烯酸复合高吸水树脂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种淀粉/丙烯酸复合高吸水树脂的制备方法，把淀粉加入海藻酸钠与丙烯酸的聚合体系，以淀粉作为海藻酸钠与丙烯酸的交联剂，制得的高吸水树脂耐盐性能优良，吸水倍率在890～960g/g，吸生理盐水倍率在98～110g/g，吸水性能优良。
Description
技术领域
本发明涉及一种高吸水树脂的制备方法，特别涉及一种淀粉和丙烯酸复合制得的高吸水树脂的制备方法。
背景技术
高吸水树脂（Super absorbent polymer，SAP）是一种新型功能高分子材料。因具有高吸水性能、高保水性能、反复使用、安全性等一系列特点，近30年来，在农业、园艺、改造沙漠、医药、工业、建筑材料等方面都得到了广泛的应用。近十年来，高吸水树脂的研究、生产、应用发展都取得了许多新成就，应用领域也不断扩大。高吸水树脂种类日益繁多，从原料的来源、结构性能特点、生产工艺等不同角度有多种分类方法。就目前国内外高吸水树脂的发展而言，以原料来源分类是比较完善的一种，SAP主要分为以下4类：（1）淀粉系，（2）纤维素系，（3）合成树脂系，（4）有机-无机复合高吸水系。
高吸水树脂研究起源于淀粉，自出现以来发展迅速。淀粉是一种来源丰富、价廉的多羟基天然化合物，但由于它耐热性能差、易腐烂变质、水溶性差、难以长期保存等缺点使其在开发应用上受到了很大的限制，故一般必须对其进行物理、化学方面等改性。其中接枝共聚是主要方法之一，常用来接枝的有丙烯基、丙烯酸、各种丙烯酸酯等单体。杨庆荣、黄庭刚通过正交实验，在玉米淀粉上接枝丙烯腈并讨论了配比及反应条件的影响，得到了吸收倍率为800g/g的树脂。Ray 等利用淀粉接枝丙烯腈交联环氧氯丙烷，制备了不溶于水的交联产物，其不仅可作吸水剂，而且可以吸附重金属离子，拓宽了其在污水处理方面的应用。淀粉接枝丙烯酸高吸水树脂由于不需要皂化水解，大大简化了工艺流程，且毒性比丙烯腈低，洗涤简便，消耗溶剂少，吸水性能优良，因此其研究和生产发展迅速，成为了淀粉类高吸水树脂的主要产品。乌兰、柳明珠采用水溶液聚合法在玉米淀粉上接枝丙烯酸，所制得的高吸水树脂在室温下30min能够吸去离子水和自来水分别为1000g/g和200g/g的树脂。但从生产工艺上来说，用化学法接（枝共聚工艺仍很复杂，而且生产时产生的三废较多，对环境不利。国内潘松汉等研究的一种以羧甲基淀粉为原料，可以省略糊化和碱水解工艺的接枝方法，得到的高吸水树脂，吸水倍数高，性能稳定，且无废水，是淀粉类高吸水树脂的重要发展方向。刘秀清等则采用辐射接枝聚合，具有不需添加引发剂、操作简单、接枝率高、聚合程度高、无污染排出、成本低等优点，所制备的淀粉系树脂能吸去蒸馏水和自来水分别为766g/g及278g/g。项爱民等采用微波引发聚合法，合成树脂吸水率达558g/g。随着SAP应用研究的不断深入以及对其性能要求不断提高，功能化成为淀粉系的研究方向，其中采用在淀粉上接枝共聚多个单体成为研究的一个主要方面。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种对环境良好、生产工艺简单、耐盐性能优良的高吸水树脂的制备方法。
为了实现以上发明目的，本发明采用以下技术方案：一种淀粉/丙烯酸复合高吸水树脂的制备方法，包括以下步骤：
（1） 按以下质量配比准备原料：丙烯酸100份；可溶性淀粉20～25份；海藻酸钠10～15份；丙烯酰胺30～40份；引发剂0.1～0.5份；高岭土5～10份；碱溶液10～15份；
（2） 将丙烯酸、可溶性淀粉、碱溶液和海藻酸钠在室温下搅拌均匀，反应30min得聚合溶液；
（3） 将聚合溶液加入丙烯酰胺、引发剂、高岭土，搅拌均匀后放入150℃烘箱反应5h，得到的块状产物粉碎、过筛即得高吸水树脂。
所述可溶性淀粉采用玉米淀粉、小麦淀粉、大米淀粉、甘薯淀粉或马铃薯淀粉。
所述引发剂为过硫酸钾。
所述碱溶液为氢氧化钾、氢氧化钠或氢氧化镁溶液。
淀粉可采用玉米淀粉、小麦淀粉、大米淀粉、甘薯淀粉或马铃薯淀粉，来源广泛，价格较低。
海藻作为产量大、价值低、再生能力强的海洋资源，若应用于吸水树脂中，可望为材料领域增加一种新的天然功能性海洋生物可降解物质。海藻酸钠与丙烯酸的混合物在过硫酸钾的引发下，丙烯酸分子中带羟基的碳原子上的H 被夺走而产生自由基。再引发丙烯酸钠和高岭土生成海藻酸钠-丙烯酸钠/高岭土自由基，从而与丙烯酸钠进行链增长聚合，最后链终止，同时丙烯酸钠也会产生自由基，进行丙烯酸钠的均聚反应。
把淀粉加入海藻酸钠与丙烯酸的聚合体系，以淀粉作为海藻酸钠与丙烯酸的交联剂，制得的高吸水树脂耐盐性能优良，吸水性能高。
本发明的主要优点和有益效果是：
（1） 由于天然淀粉价格低廉，来源广泛，制备的可降解塑料膜具有较高的经济价值和社会价值；
（2） 把淀粉加入海藻酸钠与丙烯酸的聚合体系，以淀粉作为海藻酸钠与丙烯酸的交联剂，制得的高吸水树脂耐盐性能优良，吸水性能高；
（3） 可降解塑料膜制备方法简单，易于操作。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步的说明。
实施例一：
按以下质量配比准备原料：丙烯酸100份；可溶性淀粉20份；海藻酸钠15份；丙烯酰胺30份；过硫酸钾0.1份；高岭土5份；氢氧化钾溶液10份；
将丙烯酸、可溶性淀粉、氢氧化钾溶液和海藻酸钠在室温下搅拌均匀，反应30min得聚合溶液；
将聚合溶液加入丙烯酰胺、过硫酸钾、高岭土，搅拌均匀后放入150℃烘箱反应5h，得到的块状产物粉碎、过筛即得高吸水树脂。
实施例二：
按以下质量配比准备原料：丙烯酸100份；可溶性淀粉25份；海藻酸钠10份；丙烯酰胺40份；过硫酸钾0.2份；高岭土6份；氢氧化镁溶液12份；
将丙烯酸、可溶性淀粉、氢氧化镁溶液和海藻酸钠在室温下搅拌均匀，反应30min得聚合溶液；
将聚合溶液加入丙烯酰胺、过硫酸钾、高岭土，搅拌均匀后放入150℃烘箱反应5h，得到的块状产物粉碎、过筛即得高吸水树脂。
实施例三：
按以下质量配比准备原料：丙烯酸100份；可溶性淀粉24份；海藻酸钠12份；丙烯酰胺35份；过硫酸钾0.5份；高岭土8份；氢氧化钠溶液15份；
将丙烯酸、可溶性淀粉、氢氧化钠溶液和海藻酸钠在室温下搅拌均匀，反应30min得聚合溶液；
将聚合溶液加入丙烯酰胺、过硫酸钾、高岭土，搅拌均匀后放入150℃烘箱反应5h，得到的块状产物粉碎、过筛即得高吸水树脂。
实施例四：
按以下质量配比准备原料：丙烯酸100份；可溶性淀粉24份；海藻酸钠14份；丙烯酰胺36份；过硫酸钾0.4份；高岭土7份；氢氧化镁溶液11份；
将丙烯酸、可溶性淀粉、碱溶液和海藻酸钠在室温下搅拌均匀，反应30min得聚合溶液；
将聚合溶液加入丙烯酰胺、过硫酸钾、高岭土，搅拌均匀后放入150℃烘箱反应5h，得到的块状产物粉碎、过筛即得高吸水树脂。
称取已干燥的高吸水树脂样品，置于盛有一定体积浓度为0.9%的生理盐水的烧杯中，吸饱和后，经20 目网筛筛去多余的水后称全部凝胶质量，按Q=（m2-m1）/m1计算吸水倍率或吸盐水倍率。其中Q 为高吸水树脂的吸（盐）水倍率（g/g）；m1为复合型耐盐SAR 干样品的质量（g）；m2为复合型耐盐高吸水树脂吸（盐）水后凝胶的质量（g）。
测试结果显示，本发明制备的高吸水树脂的吸水倍率在890～960g/g，吸生理盐水倍率在98～110g/g，吸水性能优良。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
Claims (4)
1.一种淀粉/丙烯酸复合高吸水树脂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
（1） 按以下质量配比准备原料：丙烯酸100份；可溶性淀粉20～25份；海藻酸钠10～15份；丙烯酰胺30～40份；引发剂0.1～0.5份；高岭土5～10份；碱溶液10～15份；
（2） 将丙烯酸、可溶性淀粉、碱溶液和海藻酸钠在室温下搅拌均匀，反应30min得聚合溶液；
（3） 将聚合溶液加入丙烯酰胺、引发剂、高岭土，搅拌均匀后放入150℃烘箱反应5h，得到的块状产物粉碎、过筛即得高吸水树脂。
2.根据权利要求1所述的淀粉/丙烯酸复合高吸水树脂的制备方法，其特征在于：所述可溶性淀粉采用玉米淀粉、小麦淀粉、大米淀粉、甘薯淀粉或马铃薯淀粉。
3.根据权利要求1所述的淀粉/丙烯酸复合高吸水树脂的制备方法，其特征在于：所述引发剂为过硫酸钾。
4.根据权利要求1所述的淀粉/丙烯酸复合高吸水树脂的制备方法，其特征在于：所述碱溶液为氢氧化钾、氢氧化钠或氢氧化镁溶液。
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