CN103342779B - 羧甲基马铃薯淀粉醚钠制备高吸水树脂的新工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了羧甲基马铃薯淀粉醚钠制备高吸水树脂的新工艺,主要工艺过程是,在冰水浴冷却下，用氢氧化钠溶液与除去阻聚剂的丙烯酸在三口瓶中进行中和反应，将中和后的丙烯酸及其钠盐与羧甲基马铃薯淀粉醚钠、过硫酸钾、N,N′-亚甲基双丙烯酰胺、去离子水加入到反应瓶中，搅拌一定时间，使反应物溶解并混合均匀，在氮气保护下，水浴加热并搅拌，当反应物开始聚合时停止搅拌并继续加热，在沸水浴中保温1-2小时，停止通氮气，将产品取出，剪切成小块，放入40℃-60℃的鼓风烘干箱中烘干至恒重，粉碎，即得高吸水树脂,本方法制备的高吸水树脂成本低，吸水量高，可达4020g/g,具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及用于农业、林业、畜牧业、园艺及日常生活用品的高吸水树脂的制备方法，特别指以马铃薯淀粉醚钠、丙烯酸为主要原料制备高吸水树脂的新工艺。
背景技术
高吸水树脂优良的吸水性和保水性使其在许多领域都得到了广泛的应用。目前以其吸水性、保水性、对外界刺激的应答性为主开发研究的居多，如农业土壤改良、生活卫生用品、医疗美容、石油化工、建筑材料、环境保护等方面的应用。
目前合成高吸水树脂多用淀粉及其衍生物为母体接枝丙烯酸及其盐制备高吸水性树脂，其中以羧甲基淀粉为原料制备的高吸水树脂吸水量较高，但是羧甲基淀粉的合成工艺流程复杂，且需要酸化才可制得，产品的水溶性也较差，因此，本发明省去酸化的过程，直接采用羧甲基马铃薯淀粉醚钠来制备高吸水性树脂，研究了羧甲基马铃薯淀粉醚钠、丙烯酸、氢氧化钠、交联剂、引发剂等原料配比对吸水率的影响。本发明缩短了过去合成羧甲基马铃薯淀粉的工艺流程，且制得的羧甲基马铃薯淀粉醚钠水溶性好，由其制得的高吸水性树脂的吸水量比以羧甲基马铃薯淀粉为原料制得的产品高出1000g/g左右，因此，本发明不论在农业、林业、医药卫生或是其他领域都将有广阔的应用前景，市场竞争能力强。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种廉价、制作过程方便的以羧甲基马铃薯淀粉醚钠制备高吸水树脂的新工艺，这种制备方法主要以马铃薯淀粉醚钠、丙烯酸、氢氧化钠、过硫酸钾、N,N＇-亚甲基双丙烯酰胺等为原料，经合理配比，通过一定的工艺合成羧甲基马铃薯淀粉醚钠的高吸水树脂。
本发明的技术问题是由如下方案解决的：羧甲基马铃薯淀粉醚钠制备高吸水树脂的新工艺，其特征是：在冰水浴冷却下，用氢氧化钠溶液与除去阻聚剂的丙烯酸在三口烧瓶中进行中和反应，将中和后的丙烯酸及其钠盐与羧甲基马铃薯淀粉醚钠、过硫酸钾、N,N′-亚甲基双丙烯酰胺、去离子水加入反应瓶中，搅拌一定时间，使反应物溶解并混合均匀，在氮气保护下，水浴加热并搅拌，当反应物开始聚合时停止搅拌并继续加热，在沸水浴中保温1-2小时，停止通氮气，将产品取出，剪切成小块，放入40℃-60℃的鼓风烘干箱中烘干至恒重，粉碎，即得高吸水树脂。
在上述技术方案所制得的羧甲基马铃薯淀粉醚钠制备高吸水树脂的新工艺中各反应物的用量配比为：羧甲基马铃薯淀粉醚钠与丙烯酸、氢氧化钠、过硫酸钾、N,N′-亚甲基双丙烯酰胺、去离子水的总重量比为1:7.69-13.16:1.33-4.00:0.01-0.03:0.002-0.004:16.67-32.26。本发明的优点：1、该产品的原料羧甲基马铃薯淀粉醚钠制作过程简单，本技术方案对羧甲基淀粉的合成及纯化工艺进行了改进与简化，省略了羧甲基淀粉醚钠酸化与洗涤工序，采用乙醇溶剂法制得高粘度、高取代度的羧甲基马铃薯淀粉醚钠。2、该产品的合成过程相对于之前的方法省略了马铃薯淀粉糊化过程，使产品的制备过程更加简便容易操作控制。3、该产品的合成成本低廉，生产该产品的原料是马铃薯淀粉，价格低廉，是我国北方地区产量非常大的农产品之一，该产品的推广会给我国北方地区农产品的深加工拓展出一条新的道路，从而增加了农民的收入。4、由于工艺过程的简化节约了大量酸化试剂的使用，同时也减少了废水的排放量，减轻了环境污染。5、该产品的吸水性能较好，吸水速率比较快，且具有良好的吸水、保水性，吸去离子水最高可达4000倍。
本发明以羧甲基马铃薯淀粉醚钠制备的高吸水树脂主要应用于农、林、牧业，同时还可以用于水土保持，改变土壤的团粒结构，增大土壤的透水性、透气性，为植物生长提供充足的水源。
附图说明
图1本发明高吸水树脂的制备工艺流程图
图2反应体系总体积对吸水率影响的曲线图
图3丙烯酸与羧甲基马铃薯淀粉醚钠质量比对吸水率影响的曲线图
图4丙烯酸的中和度对吸水率影响的曲线图
图5交联剂用量对吸水率影响的曲线图
图6引发剂用量对吸水率影响的曲线图。
具体实施方式
实施例1：称量4.8g氢氧化钠，量取11.2ml去离子水，配制30％的氢氧化钠溶液，在冰水浴冷却及搅拌的条件下，中和27.1g（25.8ml）丙烯酸，称量2.5g羧甲基马铃薯淀粉醚钠，量取70.2ml去离子水，混合均匀，加入26.77mg过硫酸钾引发剂、7.34mgN,N’-亚甲基双丙烯酰胺交联剂和已中和的丙烯酸及其盐的溶液，在氮气保护下，于室温搅拌半小时，使其混合均匀。同时控制加热速度，使水浴温度缓慢升高，使反应充分进行，当达到一定温度时停止搅拌。此后逐渐升温，当水浴温度为90℃-100℃时继续加热使其在该温度范围内反应1-2小时，停止通氮气，冷却至室温。将产品取出，将其剪成小块，于40℃-50℃的烘箱中烘干至恒重，粉碎，即得丙烯酸的中和度为40%的高吸水树脂,吸水量为4020g/g。
实施例2：称量5.0g氢氧化钠，量取11.7ml去离子水，配制30％的氢氧化钠溶液，在冰水浴冷却及搅拌的条件下，中和22.5g（21.4ml）丙烯酸，称量2.5g羧甲基马铃薯淀粉醚钠，量取76.9ml去离子水，混合均匀，加入55mg过硫酸钾引发剂、8mgN,N’-亚甲基双丙烯酰胺交联剂和已中和的丙烯酸及其盐的溶液，在氮气保护下，于室温搅拌半小时，使其混合均匀。同时控制加热速度，使水浴温度缓慢升高，使反应充分进行，当达到一定温度时停止搅拌。此后逐渐升温，当水浴温度为90℃-100℃时继续加热使其在该温度范围内反应1-2小时，停止通氮气，冷却至室温。将产品取出，将其剪成小块，于40℃-50℃的烘箱中烘干至恒重，粉碎，即得丙烯酸中和度为40%的高吸水树脂,吸水量为3920g/g。
实施例3：称量6.1g氢氧化钠，量取14.2ml去离子水，配制30％的氢氧化钠溶液，在冰水浴冷却及搅拌的条件下，中和27.5g（26.2ml）丙烯酸，称量2.5g羧甲基马铃薯淀粉醚钠，量取69.6ml去离子水，混合均匀，加入35mg过硫酸钾引发剂、8mgN,N’-亚甲基双丙烯酰胺交联剂和已中和的丙烯酸及其盐的溶液，在氮气保护下，于室温搅拌半小时，使其混合均匀。同时控制加热速度，使水浴温度缓慢升高，使反应充分进行，当达到一定温度时停止搅拌。此后逐渐升温，当水浴温度为90℃-100℃时继续加热使其在该温度范围内反应1-2小时，停止通氮气，冷却至室温。将产品取出，将其剪成小块，于40℃-50℃的烘箱中烘干至恒重，粉碎，即得丙烯酸中和度为40%的高吸水树脂,吸水量为3680g/g。
实施例4：称量6.1g氢氧化钠，量取14.2ml去离子水，配制30％的氢氧化钠溶液，在冰水浴冷却及搅拌的条件下，中和27.5g（26.2ml）丙烯酸，称量2.5g羧甲基马铃薯淀粉醚钠，量取69.6ml去离子水，混合均匀，加入55mg过硫酸钾引发剂、10mgN,N’-亚甲基双丙烯酰胺交联剂和已中和的丙烯酸及其盐的溶液，在氮气保护下，于室温搅拌半小时，使其混合均匀。同时控制加热速度，使水浴温度缓慢升高，使反应充分进行，当达到一定温度时停止搅拌。此后逐渐升温，当水浴温度为90℃-100℃时继续加热使其在该温度范围内反应1-2小时，停止通氮气，冷却至室温。将产品取出，将其剪成小块，于40℃-50℃的烘箱中烘干至恒重，粉碎，即得丙烯酸中和度为40%的高吸水树脂,吸水量为3740g/g。
实施实例5：称量6.1g氢氧化钠，量取14.2ml去离子水，配制30％的氢氧化钠溶液，在冰水浴冷却及搅拌的条件下，中和27.5g（26.2ml）丙烯酸，称量2.5g羧甲基马铃薯淀粉醚钠，量取49.6ml去离子水，混合均匀，加入35mg过硫酸钾引发剂、6mgN,N’-亚甲基双丙烯酰胺交联剂和已中和的丙烯酸及其盐的溶液，在氮气保护下，于室温搅拌半小时，使其混合均匀。同时控制加热速度，使水浴温度缓慢升高，使反应充分进行，当达到一定温度时停止搅拌。此后逐渐升温，当水浴温度为90℃-100℃时继续加热使其在该温度范围内反应1-2小时，停止通氮气，冷却至室温。将产品取出，将其剪成小块，于40℃-50℃的烘箱中烘干至恒重，粉碎，即得丙烯酸中和度为40%的高吸水树脂,吸水量为3580g/g。
Claims (1)
1.羧甲基马铃薯淀粉醚钠制备高吸水树脂新工艺，其最佳合成条件下产品的吸水量为4020g/g,最佳条件如下：称量4.8g氢氧化钠,量取11.2ml去离子水,配制30％的氢氧化钠溶液,在冰水浴冷却及搅拌的条件下,中和27.1g(25.8ml)丙烯酸,称量2.5g羧甲基马铃薯淀粉醚钠,量取70.2ml去离子水,混合均匀,加入26.77mg过硫酸钾引发剂、7.34mgN,N'—亚甲基双丙烯酰胺交联剂和已中和的丙烯酸及其盐的溶液,在氮气保护下,于室温搅拌半小时,使其混合均匀，同时控制加热速度,使水浴温度缓慢升高,使反应充分进行,当达到一定温度时停止搅拌，此后逐渐升温,当水浴温度为90℃-100℃时继续加热使其在该温度范围内反应1-2小时,停止通氮气,冷却至室温，将产品取出,将其剪成小块,于40℃-50℃的烘箱中烘干至恒重,粉碎,即得丙烯酸的中和度为40％的高吸水树脂,吸水量为4020g/g。
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